JP2014071331A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナーを提供する。
【解決手段】コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下を含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。
電子写真の分野においては、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電子写真用のトナーの開発が要求されている。
高画質化に対応して、粒径分布が狭く、小粒径のトナーを得る方法として、微細な樹脂粒子等を水系媒体中で凝集、融着させてトナーを得る、凝集合一法(乳化凝集法、凝集融着法)によるトナーの製造が行われている。なかでも低温で定着する熱特性(低温定着性)や耐オフセット性といった熱特性を改善するために、トナーをコアシェル型とする試みがなされている。
例えば、特許文献1には、低温定着性、耐キャリア汚染性、帯電率の向上を目的として、コア部が、炭素数2〜12の脂肪族ジオールを含むアルコール成分と炭素数8〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分とを縮重合して得られる結晶性ポリエステルと、アルコール成分とアルキル(炭素数9〜18)コハク酸及びアルケニル(炭素数9〜18)コハク酸から選ばれる少なくとも1種のコハク酸化合物を含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる非晶質樹脂とを含み、シェル部が、カルボン酸成分と炭素数2〜5の脂肪族ジアルコールを含有したアルコール成分とを縮重合させて得られる非晶質樹脂である、コアシェル粒子からなるトナー用結着樹脂が開示されている。
また、特許文献2には、低温定着性、耐熱保管性、耐破砕性、耐フィルミング性の向上と、微粉の発生とトナー飛散の抑制を目的として、非結晶性ポリエステル樹脂を含有する樹脂微粒子を凝集させ、第一のトナー粒子前駆体の分散体を製造する第一の凝集工程と、前記第一のトナー粒子前駆体の分散体と、カルボキシル基を有するポリエステル樹脂微粒子の分散体とを混合し、第二のトナー粒子前駆体の分散体を製造する混合工程と、前記第二のトナー粒子前駆体を凝集させ、トナー粒子を形成する第二の凝集工程と、を有するトナー製造方法が開示されている。
特開2011−197193号公報 特開2010−145611号公報
静電荷象現像用トナーには、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の更なる向上が求められており、特許文献1及び2のトナーでは当該要求に十分に応えることができない。
本発明の課題は、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナー、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、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に影響する要因は、コアシェル型トナーを構成するコアとシェルのモノマー組成とその物性にあると考えて検討を行った。その結果、特定の成分からなり、特定の軟化点である非晶質ポリエステルをコアに含み、かつ特定の非晶質ポリエステルをシェルに含む静電荷像現像用トナーが、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の〔1〕及び〔2〕を提供する。
〔1〕コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である静電荷像現像用トナー。
〔2〕下記工程1〜工程4を有する、前記〔1〕に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程
工程2:非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る工程
工程3:工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る工程
工程4:工程3で得られた樹脂粒子IIを合一させる工程
本発明によれば、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れる静電荷像現像用トナー、並びにその製造方法を提供することができる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である。
本発明の静電荷像現像用トナーが、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れる理由は定かではないが、次のように考えられる。
なお、本明細書において、ポリエステルを構成するアルコール成分中の芳香族ジオール成分と酸成分中の芳香族カルボン酸成分を合わせて芳香族系モノマー成分といい、ポリエステルを構成するアルコール成分中の脂肪族ジオール成分と酸成分中の脂肪族カルボン酸成分を合わせて脂肪族系モノマー成分という。
本発明のトナーは、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量、すなわち脂肪族系モノマー成分の含有量が55モル%以上である。これら脂肪族系モノマー成分の含有量の多いポリエステルは、芳香族系モノマー成分の含有量の多いポリエステルに比べ、柔軟性が高く、低温で速やかに融解し、主鎖のエステル結合部分を多くすることができるため、紙との水素結合も生じるものと考えられ、低温定着性に優れるものと考えられる。
更に、本発明のトナーは、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量、すなわち芳香族系モノマー成分の含有量が80モル%以上である。これら芳香族系モノマー成分の含有量の多いポリエステルは、芳香環を有するため、樹脂が硬くなり、耐久性にも優れると共に耐熱保存性にも優れるものと考えられる。また、コアが脂肪系モノマー成分を多く含み、シェルが芳香族系モノマー成分を多く含むことにより、コアとシェルとが相溶し難いため、コアシェル構造が十分に維持され、コアとシェルの上記特性が十分に維持される。なお、コアとシェルは共にポリエステルであるため、両者は十分に接着し、ストレス下でもコアとシェルが分離することが防止される。また、コアの非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分中におけるアルケニルコハク酸の含有量が5モル%以上50モル%以下であり、アルケニルコハク酸を相当量含んでいるため、柔軟性が高く、より低温で速やかに融解し、かつアルケニル基がシェルとコアとの相溶を適度に防ぎ、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性を向上させているものと考えられる。更に、コアを構成する非晶質ポリエステル(a)の軟化点が75℃以上105℃以下であるため、トナーの耐熱保存性及び耐久性を低下させずに低温定着性を向上させることができると考えられる。
以下、本発明に用いられる各成分及び工程等について説明する。
[コア]
本発明の静電荷像現像用トナーにおけるコアは、トナーの低温定着性の観点から、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上である。
〔非晶質ポリエステル(a)〕
本発明で用いられる非晶質ポリエステル(a)は、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる。
本発明において、非晶質ポリエステルとは、後述する実施例に記載の測定方法における、軟化点と吸熱の最大ピーク温度の比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))が1.3より大きいか、0.6未満のポリエステルをいい、好ましくは1.3より大きく4以下、更に好ましくは1.5〜3である。
〔アルコール成分〕
非晶質ポリエステル(a)の原料であるアルコール成分は、脂肪族ジオールを含有する。
脂肪族ジオールは、酸成分に含まれるアルケニルコハク酸と共に用いることによってトナーの低温定着性を向上させる観点から、炭素数2〜6の脂肪族ジオールを含有することが好ましい。
炭素数2〜6の脂肪族ジオールのなかでも、トナーの耐熱保存性及び耐久性を向上させる観点から、第二級水酸基を1つ以上有するものが好ましい。
かかる脂肪族ジオールは、トナーの低温定着性を向上させる観点から、炭素数3〜6が好ましく、炭素数3〜4がより好ましい。第二級水酸基を1つ以上有する炭素数2〜6の脂肪族ジオールの具体的な好適例としては、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール等が挙げられる。これらの中では、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性を向上させる観点から、1,2−プロパンジオール及び2,3−ブタンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、1,2−プロパンジオールが更に好ましい。
その他の炭素数2〜6の脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。これらの中では、トナーの低温定着性の観点から、ネオペンチルグリコール、及びエチレングリコールが好ましい。
炭素数2〜6の脂肪族ジオールを用いる場合には、炭素数2〜6の脂肪族ジオールの含有量は、トナーの低温定着性の観点から、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは80〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%、より更に好ましくは95〜100モル%である。特に、アルコール成分中、炭素数3〜4であり、第二級水酸基を1つ以上有する脂肪族ジオールを当該数値範囲内の含有量にて含有することが好ましい。
炭素数2〜6の脂肪族ジオール以外のアルコール成分としては、炭素数7以上の脂肪族ジオールや、グリセリン等の3価以上のアルコールの他、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の具体例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、及び2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等のビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
〔酸成分〕
非晶質ポリエステル(a)の原料である酸成分は、アルケニルコハク酸を5〜50モル%含有する。
また、本発明において、酸成分に記載した酸には、ポリエステルを製造する際の原料として用いることができる、遊離酸、これらの酸の無水物、及び酸の炭素数1〜3のアルキル基を有するアルキルエステルを含む。
《アルケニルコハク酸》
アルケニルコハク酸におけるアルケニル基の炭素数は、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び耐久性の観点から、好ましくは9以上18以下であり、より好ましくは9以上14以下であり、更に好ましくは10以上13以下である。
また、それらのアルケニル基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよいが、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び耐久性の観点から、分岐鎖であることが好ましい。
更に、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び耐久性の観点から、アルケニルコハク酸は、好ましくは2種類以上からなるものが好ましい。ここでいう「種類」は、アルケニル基に由来するものであり、アルケニル基の炭素数の鎖長が異なるものや構造異性体は、異なる種類のアルケニルコハク酸として扱う。
したがって、アルケニルコハク酸は、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び耐久性の観点から、好ましくは炭素数9以上18以下、より好ましくは9以上14以下、更に好ましくは10以上13以下の分岐鎖のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸の2種以上からなるものが好ましい。炭素数の異なる、分岐鎖のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸(a1)を併用することにより、得られる樹脂は、示差走査熱量分析(DSC)におけるガラス転移温度付近の吸熱ピークがブロードとなり、トナー用結着樹脂として、非常に広範囲な定着温度領域を有するものとなる。
分岐鎖を有する炭素数9以上18以下のアルケニル基としては、具体的には、イソドデセニル基等が挙げられる。
トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び耐久性の観点から、アルケニルコハク酸は、アルキレン基を有する化合物(アルキレン化合物)と、マレイン酸、フマル酸及びそれらの酸無水物から選ばれる少なくとも1種とから得られるものであることが好ましい。
アルキレン化合物としては、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、炭素数が9以上18以下、より好ましくは9以上14以下、更に好ましくは10以上12以下のものが好ましく、具体的には、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ノルマルブチレン等から得られるもの、例えばこれらのトリマー、テトラマー等が好ましく用いられる。アルキレン化合物の合成に使用される好適な原料としては、構造異性体数を増やす観点から、分子量の小さいプロピレンが好ましい。また、アルキレン化合物は、アルケニルコハク酸を用いて得られる縮重合系樹脂が、トナー用結着樹脂として、非常に広範囲な定着温度領域を有する観点から、ガスクロマトグラフィー質量分析において、後述の測定条件で、炭素数9〜18、好ましくは9〜14のアルキレン化合物に相当するピークを2以上有することが好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましく、30以上がより更に好ましく、また、80以下が好ましく、60以下がより好ましい。
非晶質ポリエステル(a)の酸成分中、アルケニルコハク酸は5モル%以上50モル%以下含み、トナーの保存性と耐久性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは7モル%以上、更に好ましくは10モル%以上であり、また、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下、更に好ましくは20モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、7〜30モル%がより好ましく、10〜20モル%が更に好ましい。
《アルケニルコハク酸の製造方法》
アルケニルコハク酸は、任意の製造方法により得ることができるが、例えば、アルキレン化合物と、マレイン酸、フマル酸及びそれらの酸無水物から選ばれる少なくとも1種とを混合し、加熱することで、エン反応を利用することにより得られる(特開昭48−23405号公報、特開昭48−23404号公報、米国特許第3,374,285号明細書等を参照)。
マレイン酸、フマル酸及びそれらの酸無水物のなかでは、反応性の観点から、無水マレイン酸が好ましい。
アルキレン化合物の合成に使用される好適な触媒としては、液体リン酸、固体リン酸、タングステン、三フッ化ホウ素錯体等が挙げられる。なお、構造異性体の数の制御容易性の観点から、ランダム重合した後に、蒸留により調整する方法が好ましい。
《アルケニルコハク酸以外のカルボン酸成分》
酸成分には、アルケニルコハク酸以外に、アルキルコハク酸、その他のジカルボン酸、及び3価以上のカルボン酸の1種又は2種以上が含有されていてもよい。
アルキルコハク酸のアルキル基の炭素数及び分岐の有無は、アルケニルコハク酸のアルケニル基と同様であり、イソドデシル基が好ましい。
その他のジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸等が挙げられる。これらの中では、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び帯電安定性の観点から、脂肪族ジカルボン酸及び芳香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い。具体的には、フマル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の少なくとも1種が好ましく、イソフタル酸及びテレフタル酸の少なくとも1種がより好ましく、テレフタル酸が更に好ましい。
3価以上のカルボン酸としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられる。
その他の酸として、未精製ロジン、精製ロジン、及び、フマル酸、マレイン酸、アクリル酸等で変性されたロジン等が挙げられる。
本発明において、酸成分は、樹脂の分子量を上げ、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、3価以上のカルボン酸、好ましくはトリメリット酸、より好ましくは無水トリメリット酸を含有していることが好ましい。3価以上のカルボン酸の含有量は、酸成分中、好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは1モル%以上、更に好ましくは2モル%以上、より更に好ましくは5モル%以上であり、また、好ましくは30モル%以下、より好ましくは25モル%以下、更に好ましくは20モル%以下、より更に好ましくは15モル%以下であり、0.1〜30モル%が好ましく、1〜25モル%がより好ましく、2〜20モル%が更に好ましく、5〜15モル%がより更に好ましい。
酸成分は、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び帯電安定性の観点から、芳香族ジカルボン酸を含有することが好ましい。酸成分中、芳香族ジカルボン酸の含有量は、同様の観点から、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは65モル%以上、より更に好ましくは70モル%以上であり、また、好ましくは90モル%以下、より好ましくは80モル%以下であり、好ましくは50〜90モル%、より好ましくは60〜90モル%、更に好ましくは65〜80モル%であり、より更に好ましくは70〜80モル%である。
[シェル]
本発明の静電荷像現像用トナーにおけるシェルは、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、シェルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である。
〔非晶質ポリエステル(b)〕
非晶質ポリエステル(b)は、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる。
〔アルコール成分〕
非晶質ポリエステル(b)の原料であるアルコール成分は、芳香族ジオールを含有する。
芳香族ジオールとしては、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、下記(1)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
Figure 2014071331
(式中、RO及びORはオキシアルキレン基であり、Rはエチレン及び/又はプロピレン基であり、1分子当たりにおけるxとyの和の平均値は1〜16が好ましく、1〜8がより好ましく、1.5〜4が更に好ましい。)
前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の具体例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、及び2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等が挙げられる。
前記のビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、トナーの耐熱保存性と耐久性の観点から、アルコール成分中、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物は60モル%以上が好ましく、80〜100モル%がより好ましく、90〜100モル%が更に好ましく、95〜100モル%が更に好ましい。
芳香族ジオール以外のアルコール成分としては、前記の脂肪族ジオールや3価以上のアルコール等が挙げられる。
〔酸成分〕
非晶質ポリエステル(b)の原料である酸成分は、芳香族カルボン酸を含有する。
芳香族カルボン酸としては、トナーの耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは芳香族ジカルボン酸であり、より好ましくは芳香族ジカルボン酸及び3価以上の芳香族カルボン酸の双方である。
芳香族ジカルボン酸としては、好ましくはイソフタル酸、テレフタル酸である。
3価以上の芳香族カルボン酸としては、好ましくは1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸であり、樹脂の分子量を上げ、トナーの耐熱保存性及び耐久性の観点から、より好ましくはトリメリット酸化合物、更に好ましくは無水トリメリット酸を含有していることが好ましい。
酸成分中、芳香族カルボン酸の含有量は、トナーの耐熱保存性と耐久性の観点から、好ましくは60モル%以上であり、より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%であり、より更に好ましくは95〜100モル%である。
酸成分中、芳香族ジカルボン酸の含有量は、トナーの耐熱保存性と耐久性の観点から、好ましくは60モル%以上であり、より好ましくは65モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、また、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、更に好ましくは80モル%以下であり、より好ましくは60〜90モル%、更に好ましくは65〜85モル%であり、より更に好ましくは70〜80モル%である。
酸成分中、3価以上の芳香族カルボン酸の含有量は、酸成分中、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、また、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下であり、5〜40モル%が好ましく、10〜30モル%がより好ましく、20〜30モル%が更に好ましい。
芳香族カルボン酸以外の酸成分としては、前記のアルケニルコハク酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸及びアルキルコハク酸以外の脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸等が挙げられ、なかでもアルケニルコハク酸及びアルキルコハク酸以外の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
[結晶性ポリエステル]
本発明のトナーには、トナーの低温定着性を向上させるために、本発明の効果を阻害しない程度に結晶性ポリエステルを含んでいてもよい。
結晶性ポリエステルを含む場合には、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、コアに含むことが好ましい。
結晶性ポリエステルのアルコール成分の種類は、前記非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分と同様であり、樹脂の結晶性向上の観点及びトナーの低温定着性を向上させる観点から、1,6−ヘキサンジオールがより好ましい。結晶性ポリエステルの酸成分の種類は、前記非晶質ポリエステル(a)の酸成分と同様であり、トナーの低温定着性を向上させる観点から、フマル酸がより好ましい。
本発明において、結晶性ポリエステルとは、前記非晶質ポリエステル以外のポリエステルをいい、具体的には、軟化点と吸熱の最大ピーク温度の比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))が0.6〜1.3のポリエステルをいい、好ましくは0.9〜1.2、より好ましくは1.0〜1.2である。
また、本発明に用いられる結晶性ポリエステルの軟化点は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、より更に好ましくは110℃以上であり、また、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは120℃以下であり、60〜160℃が好ましく、80〜140℃がより好ましく、100〜120℃が更に好ましく、110〜120℃がより更に好ましい。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルの融点はトナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは60〜150℃、より好ましくは80〜130℃、更に好ましくは100〜120℃、より更に好ましくは105〜115℃である。
結晶性ポリエステルの酸価は、水系分散液中における結晶性ポリエステル粒子の分散性を向上させる観点、トナーの低温定着性及び帯電安定性の観点から、から、1〜40mgKOH/gが好ましく、10〜35mgKOH/gがより好ましく、20〜30mgKOH/gが更に好ましい。
[ポリエステルの製造方法]
ポリエステル、すなわち前記非晶質ポリエステル(a)、非晶質ポリエステル(b)及び結晶性ポリエステルの製造方法には特に制限はなく、公知の方法によって製造することができるが、ポリエステルは、アルコール成分と酸成分との縮重合反応により得られる。該縮重合反応はエステル化触媒の存在下で行うことが好ましく、反応性、分子量調整及び樹脂の物性調整の観点から、エステル化触媒とピロガロール化合物の共存在下で行うことがより好ましい。
〔エステル化触媒〕
上記縮重合に好適に用いられるエステル化触媒としては、チタン化合物及びSn−C結合を有していない錫(II)化合物が挙げられ、これらは1種又は2種以上を併せて使用することができる。
チタン化合物としては、Ti−O結合を有するチタン化合物が好ましく、総炭素数1〜28のアルコキシ基、アルケニルオキシ基又はアシルオキシ基を有する化合物がより好ましい。
Sn−C結合を有していない錫(II)化合物としては、Sn−O結合を有する錫(II)化合物、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物等が好ましく挙げられ、Sn−O結合を有する錫(II)化合物がより好ましく、中でも、反応性、分子量調整及び樹脂の物性調整の観点から、ジオクチル酸錫(II)塩が更に好ましい。
上記エステル化触媒の存在量は、反応性、分子量調整及び樹脂の物性調整の観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、0.01〜1質量部が好ましく、0.1〜0.6質量部がより好ましい。
〔ピロガロール化合物〕
ピロガロール化合物は、互いに隣接する3個の水素原子が水酸基で置換されたベンゼン環を有するものであり、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、エピガロカテキン、エピガロカテキンガレート等のカテキン誘導体等が挙げられ、反応性の観点から、没食子酸が好ましい。
縮重合反応におけるピロガロール化合物の存在量は、反応性の観点から、縮重合反応に供されるアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、0.001〜1質量部が好ましく、0.005〜0.4質量部がより好ましく、0.01〜0.2質量部が更に好ましい。ここで、ピロガロール化合物の存在量とは、縮重合反応に供したピロガロール化合物の全配合量を意味する。
ピロガロール化合物とエステル化触媒との質量比(ピロガロール化合物/エステル化触媒)は、反応性の観点から、0.01〜0.5が好ましく、0.02〜0.3がより好ましく、0.03〜0.2が更に好ましい。
アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合反応は、例えば、前記エステル化触媒の存在下、不活性ガス雰囲気中にて、120〜250℃の温度で行うことができ、140〜240℃が好ましい。
また、例えば樹脂の強度を上げるために全モノマーを一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために2価のモノマーを先ず反応させた後、3価以上のモノマーを添加して反応させる等の方法を用いることが好ましい。また、重合の後半に反応系を減圧することにより、反応を促進させることも好ましい。
<コア及びシェルの物性>
非晶質ポリエステル(a)の軟化点は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、75℃以上105℃以下であり、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上であり、また、好ましくは105℃以下、より好ましくは100℃以下であり、好ましくは80〜105℃であり、更に好ましくは90〜100℃である。
非晶質ポリエステル(a)の数平均分子量は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは1,000〜5,000、より好ましくは2,000〜4,000、更に好ましくは3,000〜3,500であり、重量平均分子量は、6,000〜30,000、より好ましくは9,000〜20,000、更に好ましくは10,000〜15,000である。
また、非晶質ポリエステル(b)の軟化点は、トナーの低温定着性及び耐熱保存性の観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは105℃以上、更に好ましくは120℃以上であり、また、好ましくは140℃以下、より好ましくは135℃以下、更に好ましくは130℃以下であり、好ましくは100〜140℃、より好ましくは105〜135℃であり、更に好ましくは120〜130℃である。
非晶質ポリエステル(b)の数平均分子量は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは1,000〜5,000、より好ましくは3,000〜3,500であり、重量平均分子量は、8,000〜30,000、より好ましくは12,000〜20,000である。
本発明のトナーにおいて、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、シェルを構成するポリエステルの軟化点がコアを構成するポリエステルの軟化点より高いことが好ましく、更にコアを構成するポリエステルとシェルを構成するポリエステルの軟化点の差が、好ましくは2℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、より更に好ましくは25℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下であり、2〜40℃であることが好ましく、5〜40℃であることがより好ましく、20〜40℃が更に好ましく、25〜30℃がより更に好ましい。
また、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、非晶質ポリエステル(b)の軟化点が非晶質ポリエステル(a)の軟化点より高いことが好ましく、更に非晶質ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)の軟化点の差が、好ましくは2℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、より更に好ましくは25℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下であり、2〜40℃であることが好ましく、5〜40℃であることがより好ましく、20〜40℃が更に好ましく、25〜30℃がより更に好ましい。
本発明のトナーにおいて、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、コアを構成するポリエステルのガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、また、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは45℃以下であり、好ましくは30〜60℃、より好ましくは35〜50℃、更に好ましくは35〜45℃である。
また、シェルを構成するポリエステルのガラス転移温度は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、また、好ましくは75℃以下であり、好ましくは45〜75℃、より好ましくは60〜75℃、更に好ましくは65〜75℃である。
また、非晶質ポリエステル(a)のガラス転移温度は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、また、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは45℃以下であり、好ましくは30〜60℃、より好ましくは35〜50℃、更に好ましくは35〜45℃である。
また、非晶質ポリエステル(b)のガラス転移温度は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、また、好ましくは75℃以下であり、好ましくは45〜75℃、より好ましくは60〜75℃、更に好ましくは65〜75℃である。
非晶質ポリエステル(a)及び非晶質ポリエステル(b)の酸価は、水系分散液中における非晶質樹脂粒子の分散性を向させる観点から、それぞれ独立して、10〜40mgKOH/gが好ましく、15〜30mgKOH/gがより好ましく、15〜28mgKOH/gが更に好ましい。
なお、軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、原料組成、分子量、触媒量等又は反応条件の選択により調整することができる。
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナーは、コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5〜50モル%を含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75〜105℃である非晶質ポリエステル(a)を含み、シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である静電荷像現像用トナーである。
コアを構成する樹脂は、非晶質ポリエステル(a)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、他の樹脂を含有していてもよい。たとえば、結晶性ポリエステル、その他のポリエステル、スチレン−アクリル樹脂等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン等の樹脂が挙げられる。
コアにおいて、前記非晶質ポリエステル(a)の含有量は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、コアを構成する樹脂中、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましく、実質的に100質量%であることがより更に好ましい。
また、シェルを構成する樹脂は、非晶質ポリエステル(b)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、他の樹脂を含有していてもよい。たとえば、その他のポリエステル、スチレン−アクリル樹脂等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン等の樹脂が挙げられる。
シェルにおいて、前記非晶質ポリエステル(b)の含有量は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、シェルを構成する樹脂中、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましく、実質的に100質量%であることがより更に好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーにおいて、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、コアを構成するポリエステルとシェルを構成するポリエステルの質量比率は、100/10〜100/70が好ましく、100/20〜100/70がより好ましく、100/20〜100/50が更に好ましく、100/20〜100/40がより更に好ましい。
すなわち、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、非晶質ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)の質量比率(a)/(b)は、100/10〜100/70が好ましく、100/20〜100/70がより好ましく、100/20〜100/50が更に好ましい。
〔離型剤〕
本発明の静電荷像現像用トナーにおいて、コアに離型剤を含有することが好ましい。
離型剤を用いる場合、コアを構成する樹脂に対する離型剤の質量比[離型剤/コアを構成する樹脂]は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、0.1/100〜10/100が好ましく、0.5/100〜5/100がより好ましく、1/100〜3/100が更に好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーにおける非晶質ポリエステル(a)及び(b)の総量に対する離型剤の質量比[離型剤/非晶質ポリエステル[(a)+(b)]]は、トナーの低温定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、0.1/100〜10/100が好ましく、0.5/100〜5/1000がより好ましく、1/100〜2/100が更に好ましい。
離型剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;シリコーンワックス類;オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド類;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、木ロウ、及びホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、セレシン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス等が挙げられる。これらの中でも、入手容易性の観点から、パラフィンワックスが好ましい。これらの離型剤は、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
[静電荷像現像用トナーの製造方法]
本発明の静電荷像現像用トナーは、下記工程1〜工程4を有する製造方法により製造することができる。
工程1:非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程
工程2:非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る工程
工程3:工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る工程
工程4:工程3で得られた樹脂粒子IIを合一させる工程
上記方法により、前記コアシェル構造を有する静電荷像現像用トナーを効率よく製造することができる。
〔工程1〕
工程1は、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程である。
樹脂粒子Iの水系分散液を得る方法に制限はなく、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液を凝集させて、樹脂粒子Iの水系分散液を得る方法、モノマー溶液あるいは、非晶質ポリエステル(a)を含むモノマー溶液を水系媒体に分散させ、懸濁重合によって、樹脂粒子Iの水系分散液を得る方法、非晶質ポリエステル(a)あるいは非晶質ポリエステル(a)を含む溶液を水系媒体に分散させ、樹脂粒子Iの水系分散液を得る方法等が挙げられるが、粒径分布の狭い樹脂粒子を得る観点から、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液を凝集させて、樹脂粒子Iの水系分散液を得る方法が好ましい。以下、当該方法について説明する。
本明細書中、「水系分散液」とは、樹脂を分散させる媒体が、有機溶剤等の溶剤を含有していてもよいが、水を好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上、より更に好ましくは100質量%含有するものをいう。また、以下、単に「樹脂」と記載する場合には、非晶質ポリエステルと任意のその他の樹脂の両方を指す。
<非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液の調製>
非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液は、非晶質ポリエステル(a)、有機溶剤及び水、更に必要に応じて中和剤や界面活性剤を混合し、撹拌した後、蒸留等によって有機溶剤を除去することにより好適に得られる。好ましくは、非晶質ポリエステル(a)、及び必要に応じて界面活性剤を有機溶剤に溶解した後、水、更に必要に応じて中和剤を混合する。なお、混合物を撹拌する際には、アンカー翼等の任意の混合撹拌装置を用いることができる。
有機溶剤としては、エタノール、イソプロパノール及びイソブタノール等のアルコール系溶媒;アセトン、2−ブタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びジエチルケトン等のケトン系溶媒;ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン及びジオキサン等のエーテル系溶媒;酢酸エチルが挙げられる。これらの中では、非晶質ポリエステル(a)の分散性の観点から、メチルエチルケトン、酢酸エチル、2−ブタノンが好ましく、メチルエチルケトンがより好ましい。
中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ金属;アンモニア、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン及びトリブチルアミン等の有機塩基が挙げられ、入手容易性、作業性の観点から、水酸化ナトリウムが好ましい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系及びせっけん系(例えばアルキルエーテルカルボン酸塩等)等のアニオン性界面活性剤;アミン塩型及び第4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;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アリールエーテル類、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及び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エーテル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート及びポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等のポリオキシエチレンソルビタンエステル類、ポリエチレングルコールモノラウレート、ポリエチレングルコールモノステアレート及びポリエチレングル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の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤を使用する場合、その使用量は、非晶質ポリエステル(a)の分散性の観点から、非晶質ポリエステル(a)を含む、本工程に用いられる全ての樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部である。
非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂と混合する有機溶剤量は、非晶質ポリエステル(a)の溶解性の観点から、非晶質ポリエステル(a)を含む、本工程に用いられる全ての樹脂100質量部に対して、100〜1000質量部が好ましく、150〜500質量部がより好ましい。非晶質ポリエステル(a)を含む、本工程に用いられる全ての樹脂と混合する水の使用量は、樹脂の分散性の観点から、有機溶剤100質量部に対して、100〜1000質量部が好ましく、150〜500質量部がより好ましい。
非晶質ポリエステル(a)と有機溶剤と混合する際の温度は、非晶質ポリエステル(a)の溶解性の観点から、30〜90℃が好ましく、40〜80℃がより好ましい。
非晶質ポリエステル(a)の水系分散液の固形分濃度は、非晶質ポリエステル(a)の分散性の観点から、適宜水を加えることにより、好ましくは3〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%、更に好ましくは7〜15質量%に調整する。
水系分散液中における非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子の体積中位粒径は、この後に行われる凝集工程において、均一に凝集させる観点から、50〜1,000nmが好ましく、50〜500nmがより好ましく、50〜400nmが更に好ましく、100〜350nmがより更に好ましい。体積中位粒径は、実施例記載の方法により測定できる。
<結晶性ポリエステルを含む樹脂水系分散液の調製>
結晶性ポリエステルを含む樹脂水系分散液も、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液と同様にして製造することができ、好ましい範囲も同じである。
<樹脂粒子Iの水系分散液の調製(凝集工程)>
次に、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液と、必要に応じて離型剤の水系分散液及び/又は結晶性ポリエステルを含む樹脂水系分散液とを混合した後、凝集させて、樹脂粒子Iの水系分散液を得る。
なお、上記の非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液に、更に例えば着色剤、荷電制御剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、及び老化防止剤等の添加剤を添加してから凝集させてもよい。該添加剤は、水系分散液としてから使用することもできる。
更に凝集工程においては、凝集を効果的に行うために凝集剤を添加することができる。
≪離型剤≫
離型剤は、分散性及び樹脂粒子との凝集性の観点から、水系媒体中に分散させた離型剤粒子分散液として使用することが好ましい。
離型剤の添加量は、非晶質ポリエステル(a)を含むコアに用いられる樹脂の総量100質量部に対して、樹脂中への分散性の観点、及びトナーの耐高温オフセット性の観点から、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましく、0.5〜5質量部が更に好ましく、1〜3質量部がより更に好ましい。本工程における離型剤及び樹脂、すなわちコアを構成する樹脂の質量比は前述のとおりである。
≪着色剤≫
着色剤としては、特に制限はなく公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、カーボンブラック、無機系複合酸化物、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー(銅フタロシアニン)、フタロシアニングリーン、及びマラカイトグリーンオクサレート等の種々の顔料;アクリジン系、キサンテン系、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、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、及びチアゾール系等の各種染料が挙げられる。これらは、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。着色剤を添加する場合、その添加量は、画像品質向上の観点から、非晶質ポリエステル(a)を含むコアに用いられる樹脂の総量100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましく、5〜10質量部が更に好ましい。
≪荷電制御剤≫
荷電制御剤としては、クロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料、及びサリチル酸金属錯体等が挙げられ、トナーの帯電安定性の観点及び入手容易性等の観点から、サリチル酸金属錯体が好ましい。各種荷電制御剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。荷電制御剤を添加する場合、その添加量は、画像品質向上の観点から、非晶質ポリエステル(a)を含むコアに用いられる樹脂の総量100質量部に対して、0.1〜8質量部が好ましく、0.3〜7質量部がより好ましく、0.8〜3質量部が更に好ましい。
≪凝集剤≫
凝集剤としては、有機系では、4級アンモニウム塩のカチオン性界面活性剤、及びポリエチレンイミン等が用いられ、無機系では、無機金属塩、無機アンモニウム塩及び2価以上の金属錯体等が用いられる。これらのなかでも均一な凝集を起こさせる観点から有機系凝集剤が好ましく、カチオン性界面活性剤がより好ましく、4級アンモニウム塩が更に好ましい。
凝集剤を添加する場合、その添加量は、トナーの耐環境特性の観点から、本工程で用いられる樹脂100質量部に対して、60質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。また、0.1質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。
凝集剤は、均一な凝集を起こさせるために、水系媒体に溶解させて添加することが好ましく、凝集剤の添加時及び添加終了後は十分撹拌することが好ましい。
<系内の諸条件>
当該凝集工程において、系内の固形分濃度は、均一な凝集を起こさせるために、5〜50質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましく、5〜20質量%が更に好ましい。
凝集工程における系内のpHは、混合液の分散安定性と、樹脂粒子の凝集性とを両立させる観点から、2〜10が好ましく、2〜9がより好ましく、3〜8が更に好ましい。
同様の観点から、凝集工程における系内の温度は、「コアを構成する樹脂の軟化点−75℃」(軟化点より75℃低い温度、以下同様)以上、且つコアを構成する樹脂の軟化点以下であることが好ましい。
また、着色剤、荷電制御剤等の添加剤は、樹脂粒子を調製する際に非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂に予め混合してもよく、別途各添加剤を水等の分散媒中に分散させた分散液を調製して、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子やその他の樹脂粒子と混合し、凝集工程に供してもよい。樹脂粒子を調製する際に非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂に添加剤を予め混合する場合には、予め非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂と添加剤とを溶融混練することが好ましい。
〔樹脂粒子Iの体積中位粒径〕
工程1で得られる樹脂粒子Iの体積中位粒径は、続く工程3で均一に合一させ、トナー粒子を製造する観点から、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが更に好ましい。
〔工程2〕
工程2は、非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る工程である。水系分散液を得る方法及び好ましい物性については、前記工程1と同じである。混合する非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液の体積中位粒径は、均一なコアシェル粒子を製造する観点から、50〜1,000nmが好ましく、50〜500nmがより好ましく、50〜400nmが更に好ましく、100〜350nmがより更に好ましい。
〔工程3〕
工程3は、工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集被覆させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る工程である。
工程1で得られた樹脂粒子Iの100質量部に対して、混合する非晶質ポリエステル(b)は、好ましくは5〜200質量部が好ましく、より好ましくは10〜100質量部、更に好ましくは25〜60質量部である。
工程1で得られた樹脂粒子I中の非晶質ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)との質量比は、前述のトナー中における非晶質ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)との質量比のとおりである。
工程3で得られる樹脂粒子IIの平均粒径は、続く工程4で均一に合一させ、トナー粒子を製造する観点から、体積中位粒径で1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが更に好ましい。凝集条件は、前述の工程1と同じである。
〔工程4〕
工程4は、工程3で得られた樹脂粒子IIを合一させる工程である。すなわち、前記工程3で得られた凝集粒子IIの水系分散液に必要に応じて凝集停止剤を加えた後、合一工程に付すことにより、水系分散液中の凝集粒子IIを合一させて、合一粒子の水系分散液を得る工程である。
工程4では、前記工程3で得られた凝集粒子を、加熱することにより合一させることができる。
ここで合一とは、凝集粒子IIの内部側に存在する複数個の樹脂粒子I同士が融着してコアを形成し、凝集粒子Iに凝集被覆させた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂が融着してシェルを形成し、かつコアとシェルとが適度に接着してコアシェル構造を形成することをいう。
工程4における系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点から、「全樹脂の軟化点−55℃」以上、「該軟化点+10℃」以下が好ましく、「該軟化点−50℃」以上、「該軟化点+10℃」以下がより好ましく、「該軟化点−45℃」以上、「該軟化点+10℃」以下が更に好ましい。具体的には、同様の観点から、好ましくは40〜90℃、より好ましくは50〜80℃に維持することが好ましい。また、撹拌速度は、凝集粒子が沈降しない速度が好ましい。
なお、凝集停止剤を用いる場合、凝集停止剤として界面活性剤を用いることが好ましく、入手容易性及び操作性の観点から、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。アニオン性界面活性剤のうち、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、及び直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることが更に好ましい。
〔後工程〕
前記工程4により得られた合一粒子を、適宜、ろ過等の固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程に供することにより、本発明の静電荷像現像用トナーを得ることができる。
洗浄工程では、添加した非イオン性界面活性剤も洗浄により完全に除去することが好ましく、非イオン性界面活性剤の曇点以下での水系溶液での洗浄が好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
また、乾燥工程では、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、任意の方法を採用することができる。トナーの乾燥後の水分含量は、帯電性の観点から、好ましくは1.5質量%以下、更には1.0質量%以下に調整することが好ましい。
更に流動性を向上する等の目的のために外添剤を添加しても良い。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、及びカーボンブラック等の無機微粒子;ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、及びシリコーン樹脂等のポリマー微粒子等、公知の微粒子が使用できる。
外添剤の個数平均粒子径は、トナーの流動性の観点から、好ましくは4〜200nm、より好ましくは8〜30nmである。
外添剤を添加する場合、その添加量は、トナーの流動性、帯電度の環境安定性及び加重保存安定性の観点から、外添剤による処理前のトナー100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.1〜1質量部がより好ましく、0.2〜0.8質量部が更に好ましい。
[静電荷像現像用トナーの物性]
本発明の静電荷像現像用トナーの体積中位粒径は、トナーの高画質化及び生産性の観点から、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが更に好ましい。
また、トナーの軟化点は、トナーの低温定着性、耐熱保存性、及び帯電安定性の観点から、80〜160℃が好ましく、80〜150℃がより好ましく、90〜140℃が更に好ましい。
本発明の静電荷像現像用トナーは、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。
上述した実施形態に関し、本発明は以下の静電荷像現像用トナー及びその製造方法を開示する。
<1>コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である静電荷像現像用トナー。
<2>非晶質ポリエステル(b)のアルコール成分中にビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を60モル%以上、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%、更に好ましくは95〜100モル%含有する、<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分中に炭素数2〜6の脂肪族ジオールを80モル%以上、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%、更に好ましくは95〜100モル%含有する、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>炭素数2〜6の脂肪族ジオールが、第二級水酸基を1つ以上有する、<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>シェルのポリエステルの軟化点がコアのポリエステルの軟化点より高い、<1>〜<4>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<6>シェルのポリエステルの軟化点がコアのポリエステルの軟化点よりも高く、これら軟化点の差が、好ましくは2℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、より更に好ましくは25℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下であり、好ましくは2〜40℃、より好ましくは5〜40℃で、更に好ましくは20〜40℃、更に好ましくは25〜30℃である、<1>〜<5>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<7>非晶質ポリエステル(b)の軟化点が非晶質ポリエステル(a)の軟化点よりも高く、これら軟化点の差が、好ましくは2℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、より更に好ましくは25℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下であり、好ましくは2〜40℃、より好ましくは5〜40℃、更に好ましくは20〜40℃、更に好ましくは25〜30℃である、<1>〜<6>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<8>非晶質ポリエステル(b)のガラス転移温度が、好ましくは45℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、また、好ましくは75℃以下であり、好ましくは45〜75℃、より好ましくは60〜75℃、更に好ましくは65〜75℃である、<1>〜<7>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<9>非晶質ポリエステル(b)の酸成分中の芳香族カルボン酸の含有量が60モル%以上であり、より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%であり、より更に好ましくは95〜100モル%である、<1>〜<8>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<10>コアのポリエステルとシェルのポリエステルとの質量比率が100/20〜100/70であり、好ましくは100/20〜100/70であり、更に好ましくは100/20〜100/50であり、より更に好ましくは100/20〜100/40である、<1>〜<9>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<11>非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分中に、炭素数3〜4であり、第二級水酸基を1つ以上有する脂肪族ジオールを80モル%以上、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%、更に好ましくは95〜100モル%含有する、<1>〜<10>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<12>非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分が、2,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、及びエチレングリコールから選択される1種又は2種以上を含み、非晶質ポリエステル(a)の酸成分が、アルケニルコハク酸、その誘導体及びその無水物、テレフタル酸、及びイソフタル酸から選択される1種又は2種以上を含み、非晶質ポリエステル(b)のアルコール成分がビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含み、非晶質ポリエステル(b)の酸成分が、テレフタル酸及びイソフタル酸から選択される1種又は2種を含む、<1>〜<11>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<13>非晶質ポリエステル(a)の酸成分が、更にトリメリット酸を含む、<12>に記載の静電荷像現像用トナー。
<14>非晶質ポリエステル(b)の酸成分が、更にトリメリット酸を含む、<12>又は<13>に記載の静電荷像現像用トナー。
<15>非晶質ポリエステル(a)の数平均分子量は、好ましくは1,000〜5,000、より好ましくは2,000〜4,000、更に好ましくは3,000〜3,500であり、重量平均分子量は、6,000〜30,000、より好ましくは9,000〜20,000、更に好ましくは10,000〜15,000である、<1>〜<14>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<16>非晶質ポリエステル(b)の数平均分子量は、好ましくは1,000〜5,000、より好ましくは3,000〜3,500であり、重量平均分子量は、8,000〜30,000、より好ましくは12,000〜20,000である、<1>〜<15>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<17>非晶質ポリエステル(a)の軟化点は、75℃以上105℃以下であり、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上であり、また、好ましくは105℃以下、より好ましくは100℃以下であり、好ましくは80〜105℃であり、更に好ましくは90〜100℃である、<1>〜<16>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<18>非晶質ポリエステル(b)の軟化点は、好ましくは100℃以上、より好ましくは105℃以上、更に好ましくは120℃以上であり、また、好ましくは140℃以下、より好ましくは135℃以下、更に好ましくは130℃以下であり、好ましくは100〜140℃、より好ましくは105〜135℃であり、更に好ましくは120〜130℃である、<1>〜<17>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<19>コアを構成するポリエステルのガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、また、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは45℃以下であり、好ましくは30〜60℃、より好ましくは35〜50℃、更に好ましくは35〜45℃である、<1>〜<18>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<20>シェルを構成するポリエステルのガラス転移温度は、好ましくは45℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、また、好ましくは75℃以下であり、好ましくは45〜75℃、より好ましくは60〜75℃、更に好ましくは65〜75℃である、<1>〜<19>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<21>シェルを構成するポリエステルのガラス転移温度は、好ましくは45℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは65℃以上であり、また、好ましくは75℃以下であり、好ましくは45〜75℃、より好ましくは60〜75℃、更に好ましくは65〜75℃である、<1>〜<20>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<22>非晶質ポリエステル(a)のガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、また、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは45℃以下であり、好ましくは30〜60℃、より好ましくは35〜50℃、更に好ましくは35〜45℃である、<1>〜<21>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<23>非晶質ポリエステル(a)のガラス転移温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、また、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは45℃以下であり、好ましくは30〜60℃、より好ましくは35〜50℃、更に好ましくは35〜45℃である、<1>〜<22>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<24>非晶質ポリエステル(a)及び非晶質ポリエステル(b)の酸価は、それぞれ独立して、好ましくは10〜40mgKOH/g、より好ましくは15〜30mgKOH/g、更にこ好ましくは15〜28mgKOH/gである、<1>〜<23>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<25>非晶質ポリエステル(a)及び非晶質ポリエステル(b)の酸価は、それぞれ独立して、好ましくは10〜40mgKOH/g、より好ましくは15〜30mgKOH/g、更にこ好ましくは15〜28mgKOH/gである、<1>〜<24>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<26>非晶質ポリエステル(a)の含有量は、コアを構成する樹脂中、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である、<1>〜<25>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<27>前記非晶質ポリエステル(b)の含有量は、シェルを構成する樹脂中、50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である、<1>〜<26>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<28>非晶質ポリエステル(a)と非晶質ポリエステル(b)の質量比率(a)/(b)は、100/10〜100/70、好ましくは100/20〜100/70、より好ましくは100/20〜100/50である、<1>〜<27>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
<29>下記工程1〜工程4を有する、<1>〜<28>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
工程1:非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程
工程2:非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る工程
工程3:工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る工程
工程4:工程3で得られた樹脂粒子IIを合一させる工程
<30>工程1が、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液を凝集させて、樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程である、<29>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<31>工程1において、非晶質ポリエステル(a)、有機溶剤及び水、更に必要に応じて中和剤や界面活性剤を混合し、撹拌した後、蒸留等によって有機溶剤を除去することにより、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液を得る、<30>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<32>工程1における水系分散液は、樹脂を分散させる媒体が水を好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上、より更に好ましくは100質量%含有するものである、<29>〜<31>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<33>工程2において、非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液中における樹脂粒子の体積中位粒径が、50〜1,000nm、好ましくは50〜500nm、より好ましくは50〜400nm、更に好ましくは100〜350nmとなるように、非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る、<29>〜<32>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<34>工程3において、工程1で得られた樹脂粒子Iの100質量部に対して、非晶質ポリエステル(b)が、好ましくは5〜200質量部、より好ましくは10〜100質量部、更に好ましくは25〜60質量部となるように、工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る、<29>〜<33>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<35>工程3において、平均粒径が、体積中位粒径で1〜10μm、好ましくは2〜8μm、より好ましくは3〜7μmである樹脂粒子IIを得る、<29>〜<34>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<36>工程4における系内の温度は、「全樹脂の軟化点−55℃」以上かつ「該軟化点+10℃」以下、好ましくは「該軟化点−50℃」以上かつ「該軟化点+10℃」以下、更に好ましくは「該軟化点−45℃」以上かつ「該軟化点+10℃」以下、好ましくは40〜90℃、より好ましくは50〜80℃である、<29>〜<35>のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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]
ポリエステルの酸価は、JIS K 0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
[ポリエステルの軟化点、融点及びガラス転移温度]
(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、フローテスターのプ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
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、商品名:「Q−100」)を用いて、室温(20℃)から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/分で180℃まで昇温しながら測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とし、結晶性指数の計算に用いた。結晶性ポリエステルの場合、最大ピーク温度を融点とした。
(3)ガラス転移温度
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、商品名:「Q−100」)を用いて、試料を0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/分で150℃まで昇温しながら測定した。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
[ポリエステルの数平均分子量、重量平均分子量]
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、樹脂の数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwを求めた。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、樹脂をクロロホルムに溶解させた。ついで、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成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
下記装置を用いて、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定化させた。そこに試料溶液100μl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;2.63×103、2.06×104、1.02×105、ジーエルサイエンス(株)製の単分散ポリスチレン;2.10×103、7.00×103、5.04×104(数平均分子量))を標準試料として作成したものを用いた。
測定装置:CO−8010(商品名、東ソー(株)製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(いずれも商品名、東ソー(株)製)
[凝集粒子の体積中位粒径(D50)]
凝集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質量%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)及び粒径2μm以下の個数%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/体積中位粒径(D50))×100
[トナー及びトナー粒子の体積中位粒径(D50)]
トナー及び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、アパチャー径、解析ソフト、電解液は、凝集粒子の体積中位粒径と同様のものを用いた。
・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質量%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。
[樹脂粒子、着色剤、離型剤粒子、荷電制御剤の体積中位粒径(D50)]
(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、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
[トナーの低温定着性]
複写機「AR−505」(商品名、シャープ社製)にトナーを実装し、定着機を通過する前にベタ画像を取り出して未定着画像を得た(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。更に同じ紙に対し2度未定着画像を印刷し、層厚1.5mg/cm2とした。
前記複写機の定着機をオフラインで、90℃から240℃へ5℃ずつ順次定着温度を上昇させながら、300mm/secで用紙に定着させた。なお、定着紙には、「CopyBond SF−70NA」(商品名、シャープ(株)製、75g/m2)を使用した。
500gの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、定着機をとおして定着された画像を5往復擦り、擦る前後の光学反射密度を反射濃度計「RD−915」(商品名、マクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(擦り後/擦り前)が最初に80%を越える定着ローラーの温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど好ましい。
[トナーの耐熱保存性]
トナー10gを50ml容のポリカップに入れて、55℃60%RHの環境下で24時間保持した。その後、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)に、上から順に、篩いA(目開き250μm)、篩いB(目開き150μm)、篩いC(目開き75μm)の3つの篩を重ね合わせて設置し、篩いA上にトナー10gを乗せて60秒間振動を与えた。下式から算出される値(α)を用いて流動性を評価した。数値が大きいほど好ましい。
α=[100−〔(篩いA上に残存したトナー質量(g))+(篩いB上に残存したトナー質量(g))×0.6+(篩いC上に残存したトナー質量(g))×0.2〕/10(g)×100
[トナーの耐久性]
印刷機「ページプレスト N−4」(カシオ計算機(株)製、定着:接触定着方式、現像:非磁性一成分現像方式、現像ロール径:2.3cm)にトナーを実装し、温度32℃、湿度85%の環境下にて黒化率5.5%の斜めストライプのパターンを連続して印刷した。途中、500枚ごとに黒ベタ画像を印字し、画像上のスジの有無を確認した。印刷は、画像上にスジが発生した時点で中止し、最高9000枚まで行った。画像上にスジが目視にて観察された時点までの印字枚数を、現像ロールにトナーが融着・固着したことによりスジが発生した枚数とし、耐久性を評価した。即ち、スジの発生しない枚数が多いほど、トナーの耐久性が高いものと判断できる。
製造例1
(アルキレン化合物Aの製造)
プロピレンテトラマー(新日本石油株式会社製、商品名:「ライトテトラマー」)を用いて、183〜208℃の加熱条件で分留してアルキレン化合物Aを得た。得られたアルキレン化合物Aは、後述するガスクロマトグラフィー質量分析において、40個のピークを有していた。アルキレン化合物の分布は、C918:0.5重量%、C1020:4重量%、C1122:20重量%、C1224:66重量%、C1326:9重量%、C1428:0.5重量%であった。
〔アルキレン化合物Aの質量分析ガスクロマトグラフィーによる分析〕
質量分析ガスクロマトグラフ(GC/MS)にCIイオンソースと下記分析カラムを取り付け、立ち上げを行った。なお、CI反応ガス(メタン)を流し、MS部の真空排気作業から24時間経過後にチューニングを行った。
(1)GC
ガスクロマトグラフ:
Agilent社製、商品名:「HP6890N」
分析カラム:
HP社製、Ultra 1(商品名、カラム長50m、内径0.2mm、膜厚0.33μm)
GCオーブン昇温条件:
初期温度 100℃(0分)
第1段階昇温速度 1℃/分(150℃まで)
第2段階昇温速度 10℃/分(300℃まで)
最終温度 300℃(10分)
サンプル注入量: 1μL
注入口条件:
注入モード スプリット法
スプリット比 50:1
注入口温度 300℃
キャリアガス:
ガス ヘリウム
流量 1ml/分(定流量モード)
(2)検出器
質量分析器: Agilent社製、商品名:「5973N MSD」
イオン化法: 化学イオン化法
反応ガス: イソブタン
温度設定:
四重極 150℃
イオン源 250℃
検出条件: スキャン
スキャン範囲 : m/z 75〜300
検出器ON時間: 5分
キャリブレーション(質量校正及び感度調整):
反応ガス メタン
キャリブラント PFDTD(ペルフルオロ−5,8−ジメチル−3,6,9−トリオキシドデカン)
チューニング法 オートチューニング
(3)試料調製
プロピレンテトラマーを、5重量%の濃度でイソプロピルアルコールに溶解させて調製した。
(データ処理法)
炭素数が9〜14の範囲にある各炭素数のアルケン成分について、それぞれ分子イオンに該当する質量数によるマスクロマトグラムを抽出し、S/N(シグナル/ノイズ比)>3の条件下で、表2〜5に示した成分毎の積分条件に従い積分を実行した。表1に示す検出結果から、特定アルキル鎖長成分の割合を以下の式により計算した。
Figure 2014071331
Figure 2014071331
(4)積分条件
成分:C918
Figure 2014071331
成分:C1020
Figure 2014071331
成分:C1122、C1224及びC1326
Figure 2014071331
成分:C1428
Figure 2014071331
本発明において、炭素数9〜14に相当するアルキレン化合物とは、ガスクロマトグラフィー質量分析において、分子イオンに対応するピークのことをいう。
製造例2
(アルケニル無水コハク酸Aの製造)
1Lの日東高圧株式会社製オートクレーブにアルキレン化合物A 542.4g、無水マレイン酸157.2g、抗酸化剤チェレックス-O(SC有機化学株式会社製、Triisooctyl phosphite)0.4g、重合禁止剤としてブチルハイドロキノン0.1gを仕込み、加圧窒素置換(0.2MPaG)を3回繰り返した。60℃で撹拌開始後、230℃まで1時間かけて昇温して6時間反応を行った。反応温度到達時の圧力は、0.3MPaGであった。反応終了後、80℃まで冷却し、常圧(101.3kPa)に戻して1Lの4つ口フラスコに移しかえた。180℃まで撹拌しながら昇温し、1.3kPaにて残存アルキレン化合物を1時間で留去した。ひきつづき、室温(25℃)まで冷却後、常圧(101.3kPa)に戻して目的物のアルケニル無水コハク酸A 406.1gを得た。酸価より求めたアルケニル無水コハク酸Aの平均分子量は268であった。
[非晶質ポリエステルの製造]
製造例3〜6、8及び9
(非晶質ポリエステルA1〜A4、A6、A7の製造)
表6に示す無水トリメリット酸以外のポリエステルの原料となるアルコール成分と酸成分、エステル化触媒及び没食子酸を、窒素導入管、100℃の熱水を通した分留管を装備した脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、180℃で1時間保温した後に180℃から230℃まで10℃/時間で昇温し、その後230℃で10時間縮重合反応させ、さらに230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。次に210℃に下げ、無水トリメリット酸を添加し、210℃、10kPaにて表6に記載の軟化点まで反応を行って、非晶質ポリエステルA1〜A4、6及び7を得た。物性を表6に示す。
製造例7、10、12、13
(非晶質ポリエステルA5、B1、B3、B4の製造)
表6に示す無水トリメリット酸以外のポリエステルの原料となるアルコール成分と酸成分、エステル化触媒及び没食子酸を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で10時間縮重合反応させ、さらに230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。次に210℃に下げ、無水トリメリット酸を添加し、210℃、10kPaにて表6に記載の軟化点まで反応を行って、非晶質ポリエステルA5、B1、B3、B4を得た。物性を表6に示す。
製造例11
(非晶質ポリエステルB2の製造)
表6に示す無水トリメリット酸及びフマル酸以外のポリエステルの原料となるアルコール成分と酸成分、エステル化触媒及び没食子酸を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で10時間縮重合反応させ、さらに230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、無水トリメリット酸、フマル酸、重合禁止剤である4−tert−ブチルカテコールを投入し、180℃から210℃まで10℃/時間で昇温し、210℃にて1時間反応を行い、更に210℃、10kPaにて表6に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステルB2を得た。物性を表6に示す。
製造例14
(結晶性ポリエステルc1の製造)
表6に示すポリエステルの原料となるアルコール成分と酸成分、及び重合禁止剤である4−tert−ブチルカテコールを、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、140℃で5時間かけて反応させた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。200℃にて反応率80%まで反応させた後、表6に示すエステル化触媒を加えて、更に200℃にて2時間反応を行った。更に8kPaにて2時間反応を行い、結晶性ポリエステルc1を得た。
Figure 2014071331
Figure 2014071331
[樹脂粒子の製造]
製造例15〜26
(樹脂粒子分散液A1〜A7,c1及びB1〜B4の製造)
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容の容器にメチルエチルケトン600gを投入し、製造例1〜12で製造した非晶質ポリエステル又は結晶性ポリエステル200gを60℃にて添加し、溶解させた。得られた各溶液に、水酸化ナトリウム4gを添加して中和し、続いてイオン交換水2000gを添加した後、250r/分の撹拌速度で、減圧下、50℃以下の温度でメチルエチルケトンを留去し、イオン交換水を添加して固形分9.6質量%となるように調整して樹脂粒子分散液A1〜A7,c1及びB1〜B4を得た。その結果を表7に示す。
Figure 2014071331
[着色剤分散液の製造]
製造例27
銅フタロシアニン(大日精化工業(株)製、型番:「ECB−301」)50g、ノニオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「エマルゲン150」)5g及びイオン交換水200gを混合し、25℃にてホモジナイザーを用いて10分間分散させて、着色剤分散液を得た。体積中位粒径は120nmであった。
[離型剤粒子分散液の製造]
製造例28
パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、商品名:「HNP0190」、融点:85℃)50g、カチオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「サニゾールB50」)5g及びイオン交換水200gを95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて、パラフィンワックスを分散させた後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子分散液を得た。離型剤粒子の体積中位粒径は550nmであった。
[荷電制御剤分散液の製造]
製造例29
荷電制御剤(オリエント化学工業(株)製、サリチル酸系化合物、商品名:「ボントロンE−84」)50g、ノニオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「エマルゲン150」)5g及びイオン交換水200gを混合し、25℃にてガラスビーズを使用し、サンドグラインダーを用いて10分間分散させて、荷電制御剤分散液を得た。荷電制御剤の体積中位粒径は500nmであった。
[トナーの製造]
実施例1
コア用の樹脂粒子分散液として樹脂粒子分散液A1 500g、着色剤分散液20g、離型剤分散液5g、荷電制御剤分散液4g、及びカチオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「サニゾールB50」)1.5gを、丸型のステンレス製フラスコ中でホモジナイザーを用いて混合し、分散させた後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら48℃まで加熱した。更に48℃で1時間保持して、凝集粒子を形成した。このときの凝集粒子の体積中位粒径は5.1μmであった。その後、シェル用の樹脂粒子分散液として樹脂粒子分散液B1を150g加え、撹拌して分散させることにより、コアシェル型である凝集粒子を得た。このときの凝集粒子の体積中位粒径は5.3μmであった。
前記コアシェル凝集粒子分散液に、アニオン性界面活性剤(花王(株)製、商品名:「ペレックスSS−L」)3gを添加した後、前記ステンレス製フラスコに還流管を装着し、撹拌を継続しながら、0.1℃/分の速度で75℃まで加熱し、2時間保持して、凝集粒子を合一し、融合させた。その後、冷却し、融合粒子をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させることによりトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積中位粒径(D50)は5.3μmであった。
トナー粒子100質量部に対し、外添剤(疎水性シリカ、日本アエロジル(株)製、商品名:「アエロジル R−972」、個数平均粒子径:16nm(カタログ値))0.5質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で3600r/分(周速31.7m/s)、5分間混合することにより、外添剤処理を行い、トナー(体積中位粒径D50=5.3μm)を得た。トナーの物性及び評価を表8に示す。
実施例2〜10及び比較例1〜4
コア用の樹脂粒子分散液及びシェル用の樹脂粒子分散液を表8に示すとおりに代えたこと以外は実施例1と同様にして、トナー粒子を得た。
但し、実施例9では、シェル用の樹脂粒子分散液の添加量を300gとした。
また、実施例10では、コア用の樹脂粒子分散液として、樹脂粒子分散液A1 193g(55質量部)と、樹脂粒子分散液c1 107g(15質量部)とを用いた。
得られたトナー粒子の体積中位粒径(D50)はいずれも、実施例1のトナー粒子と同様に5.3μmであった。
得られたトナー粒子を用い、実施例1と同様の操作を行ってトナーを得た。トナーの物性及び評価を表8に示す。
Figure 2014071331
表8から、実施例の静電荷像現像用トナーは、比較例の静電荷像現像用トナーに比べて、いずれも低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れることがわかる。
本発明の製造方法により得られる静電荷像現像用トナーは、低温定着性、耐熱保存性及び耐久性に優れるため、電子写真法に用いられる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. コア及びシェルを有する静電荷像現像用トナーであって、
    コアは、脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と、アルケニルコハク酸を5モル%以上50モル%以下含有する酸成分とを縮重合して得られる、軟化点が75℃以上105℃以下である非晶質ポリエステル(a)を含み、
    シェルは、芳香族ジオールを含有するアルコール成分と芳香族カルボン酸を含有する酸成分とを縮重合して得られる非晶質ポリエステル(b)を含み、
    コアのポリエステルを構成する全モノマー中の脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸の含有量が55モル%以上であり、シェルのポリエステルを構成する全モノマー中の芳香族ジオールと芳香族カルボン酸の含有量が80モル%以上である静電荷像現像用トナー。
  2. 非晶質ポリエステル(b)のアルコール成分中にビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を60モル%以上含有する、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分中に炭素数2〜6の脂肪族ジオールを80モル%以上含有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 炭素数2〜6の脂肪族ジオールが、第二級水酸基を1つ以上有する、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. シェルのポリエステルの軟化点がコアのポリエステルの軟化点より高い、請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. シェルのポリエステルの軟化点がコアのポリエステルの軟化点よりも高く、これら軟化点の差が5℃以上40℃以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 非晶質ポリエステル(b)の軟化点が非晶質ポリエステル(a)の軟化点よりも高く、これら軟化点の差が5℃以上40℃以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 非晶質ポリエステル(b)のガラス転移温度が60℃以上75℃以下である、請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 非晶質ポリエステル(b)の酸成分中の芳香族カルボン酸の含有量が60モル%以上である、請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  10. コアのポリエステルとシェルのポリエステルとの質量比率が100/20〜100/70である、請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 非晶質ポリエステル(a)のアルコール成分中に、炭素数3〜4であり、第二級水酸基を1つ以上有する脂肪族ジオールを80モル%以上含有する、請求項1〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 下記工程1〜工程4を有する、請求項1〜11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
    工程1:非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程
    工程2:非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液を得る工程
    工程3:工程1で得られた樹脂粒子Iの水系分散液と工程2で得られた非晶質ポリエステル(b)を含む樹脂水系分散液とを混合し凝集させて、樹脂粒子IIの水系分散液を得る工程
    工程4:工程3で得られた樹脂粒子IIを合一させる工程
  13. 工程1が、非晶質ポリエステル(a)を含む樹脂水系分散液を凝集させて、樹脂粒子Iの水系分散液を得る工程である、請求項12に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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