JP2015011316A - トナー用相溶化剤、および電子写真用トナー - Google Patents

トナー用相溶化剤、および電子写真用トナー Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れたトナーを、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせで得ることができるトナー用相溶化剤、および電子写真用トナーの提供。
【解決手段】本発明のトナー用相溶化剤は、結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、相溶化剤とを含有する電子写真用トナーに、前記相溶化剤として用いられ、一般式:CH=CR−COOR(Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数18以上のアルキル基である。)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を50質量%以上含み、かつ1/2法による溶融温度が55℃以上である重合体である。本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂100質量部に対して、本発明のトナー用相溶化剤を0.3質量部以上と、ワックスと、着色剤とを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、トナー用相溶化剤、および電子写真用トナーに関する。
電子写真用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、一般に結着樹脂および着色剤などを主成分とする粒子状のものであって、プリンタ、ファクシミリ、複写機などに使用されている。また、トナーを紙などのシート上に定着させる方法としては定着ロールを使用した定着ロール法が広く普及している。
このようなトナーには、確実にシート上に定着すること(定着性)が求められる。定着時にトナー中の結着樹脂が十分に溶融しない場合、シート上にトナー画像が十分に定着せず、外力などによりトナー画像の一部が取り去られ、定着性が低下する。しかも、トナー中の結着樹脂が十分に溶融しないと、トナーの一部が定着ロールに付着し、そのトナーが次のシートに付着する、コールドオフセットと呼ばれる現象が発生する。特に、近年では省エネルギー化により定着温度が下がっているため、低温での定着性(低温定着性)は重要な課題となっている。
低温定着性を向上させるには結着樹脂の融点を下げればよい。しかし、結着樹脂の融点を下げると、トナーの保存安定性が低下してトナーカートリッジ内などでトナーが凝集しやすくなる。また、定着時にトナー中の結着樹脂が必要以上に溶融すると、トナーの一部が定着ロールに付着し、そのトナーが次のシートに付着する、ホットオフセットと呼ばれる現象が発生する。
そこで、低温では固体の状態を保持し、高温になると速やかに溶融するワックスをトナーに配合して低温定着性を向上させる方法が検討されている。また、ワックスの配合は定着ロールからの離型性を向上させるため、ホットオフセットの抑制にも効果があるとされている。
しかし、一般的に、結着樹脂は極性が高いのに対し、ワックスは結晶性であり、しかも極性が低いため、結着樹脂とワックスは相溶性が低い。また、通常、トナーは各成分を加熱混練した後、冷却し、所望の粒径に解砕して製造されるが、結着樹脂は溶融時の粘度が高いのに対し、ワックスは溶融時の粘度が低い傾向にあり、極性の差もあることから、結着樹脂と混合しにくい。そのため、ワックスの配合量には限界があった(例えば、結着樹脂100質量部に対して5質量部程度)。ワックスの特性を十分に発揮させるために、無理に大量のワックスを配合しようとしても、混練中に結着樹脂とワックスとが分離して混練機内にワックスが残ってしまい、ワックスを高配合したトナーを得ることは困難であった。また、結着樹脂とワックスの相溶性が低いため、混練物は結着樹脂とワックスとで海島構造を形成していると考えられる。そのため、この混練物を解砕して粒子状のトナーとする際にワックスが微粉末となって飛散してしまい、トナー中に十分な量のワックスが残りにくかった。
特許文献1には、結着樹脂であるポリエステルの原料を脂肪族アルコールとすることで、ワックスとの相溶性を高めたトナーが開示されている。
特開2013−80254号公報
しかしながら、特許文献1に記載のトナーの場合、使用できる結着樹脂とワックスの組合せが限られるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れたトナーを、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせで得ることができるトナー用相溶化剤、および電子写真用トナーの提供を目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
[1] 結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、相溶化剤とを含有する電子写真用トナーに、前記相溶化剤として用いられるトナー用相溶化剤であって、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を50質量%以上含み、かつ1/2法による溶融温度が55℃以上である重合体である、トナー用相溶化剤。
CH=CR−COOR ・・・(1)
式(1)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数18以上のアルキル基である。
[2] 結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、[1]に記載のトナー用相溶化剤とを含有する電子写真用トナーであって、前記結着樹脂100質量部に対して、前記トナー用相溶化剤を0.3質量部以上含有する、電子写真用トナー。
本発明のトナー用相溶化剤によれば、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れたトナーを、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせで得ることができる。
本発明の電子写真用トナーは、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れ、しかも、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせで得られる。
フローテスターの測定により得られる流動曲線の模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本発明において「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の両方を示すものとする。
また、「常温」とは、5〜35℃のことである。
「トナー用相溶化剤」
本発明のトナー用相溶化剤(以下、単に「相溶化剤」ともいう。)は、結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、相溶化剤とを含有する電子写真用トナーに、前記相溶化剤として用いられるものである。
本発明の相溶化剤は、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を50質量%以上含み、かつ1/2法による溶融温度が55℃以上である重合体(i)である。
CH=CR−COOR ・・・(1)
式(1)中、Rは水素原子またはメチル基である。
は炭素数18以上のアルキル基である。Rの炭素数が18以上であれば、得られる重合体が常温で結晶性を発現し、相溶化剤としての効果を十分に発揮できる。よって、本発明の相溶化剤の存在により、後述する結着樹脂とワックスとが分離することなく十分に混合され、低温定着性および耐ホットオフセット性に優れたトナーが得られる。Rの炭素数は20以上が好ましく、22以上がより好ましい。Rの炭素数の上限値については特に制限されない。
のアルキル基は直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもいが、結晶性のワックスに対する相溶性に優れる点で、Rとしては、炭素数18以上の直鎖のアルキル基が好ましい。
炭素数18以上のアルキル基としては、オクタデシル基(ステアリル基)、ナノデシル基、イコシル基(アラキジル基)、エイコシル基、ヘンイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基(ベヘニル基)、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基などが挙げられる。
重合体(i)は、少なくとも上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合することで得られる。重合体(i)は、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体の単独重合体、または、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体と、該(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な単量体(以下、「任意単量体」という。)とを共重合した共重合体である。
上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ナノデシル、(メタ)アクリル酸アラキジル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコシル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸トリコシル、(メタ)アクリル酸テトラコシル、(メタ)アクリル酸ペンタコシル、(メタ)アクリル酸ヘキサコシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、(メタ)アクリル酸ベヘニルが好ましい。
重合体(i)を構成する全ての構成単位を100質量%としたとき、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有率は、50質量%以上であり、70質量%以上が好ましい。50質量%以上であれば、相溶化剤としての効果を十分に発揮できる。よって、本発明の相溶化剤の存在により、後述する結着樹脂とワックスとが分離することなく十分に混合され、低温定着性および耐ホットオフセット性に優れたトナーが得られる。
任意単量体としては、スチレン単量体;(メタ)アクリル酸;上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体(以下、「他の(メタ)アクリル酸エステル単量体」という。);アクリロニトリルなどが挙げられる。
スチレン単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、o−,m−もしくはp−メチルスチレン、o−,m−もしくはp−クロロスチレンなどが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
他の(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば上記一般式(1)中のRが炭素数18未満のアルキル基またはアルコキシアルキル基である単量体などが挙げられる。具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸へプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−(n−プロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(n−ブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−(n−プロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(n−ブトキシ)プロピル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルなどが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、上述した単量体以外にも、例えば酢酸ビニル、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリルアミドなどを任意単量体として用いてもよい。
重合体(i)を構成する全ての構成単位を100質量%としたとき、任意単量体単位の含有率は、50質量%以下であり、30質量%以下が好ましい。
重合体(i)の1/2法による溶融温度は55℃以上であり、60℃以上が好ましい。溶融温度が55℃以上であれば、高温下において粘度が上昇するため、後述する結着樹脂およびワックス等とともに溶融混練する際に適度な粘性を発現し、結着樹脂およびワックスとの相溶性が高まる。よって、本発明の相溶化剤の存在により、結着樹脂とワックスとが分離することなく十分に混合され、低温定着性および耐ホットオフセット性に優れたトナーが得られる。重合体(i)の1/2法による溶融温度の上限値については特に制限されないが、180℃以下が好ましい。
重合体(i)の1/2法による溶融温度は、重合体(i)の重合度によって調整できる。
ここで、1/2法による溶融温度は、JIS K 7210:1999(ISO 1133:1997)に準拠し、フローテスターを用いて測定することができる。
具体的には、フローテスターを用いて重合体(i)を予備加熱した後、一定の速度で昇温させながらプランジャーにより重合体(i)に荷重を与え、ダイから押し出す。このときのプランジャーのピストンストロークと温度との関係を図1に示す。
図1は、フローテスターの測定により得られる流動曲線を、横軸に温度、縦軸にピストンストロークをとり模式的に示した図である。該流動曲線において、流出終了点Smax.と最低点Smin.の差の1/2の値((X=Smax.−Smin.)/2)を求め、XとSmin.を加えた点Aの位置における温度を1/2法による溶融温度とする。
この1/2法による溶融温度は、従来、フローテスターでの昇温法において試料の溶融特性を評価する目安として、トナー材料の温度特性の評価において広く利用されている。
相溶化剤は、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体と、必要に応じて任意単量体とを公知の重合方法で重合することで得られる。重合方法としては特に制限されず、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合など、いずれの方法を用いてもよいが、反応操作が容易であることなどから、溶液重合が好ましい。
溶液重合で使用する溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;ノルマルブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤;酢酸エチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤などが挙げられる。これらの中でも、共重合体の溶解性の点から、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤が好ましい。
重合開始剤としては、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、ジベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤;2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)等のアゾ系開始剤などが使用される。
重合開始剤は、単量体の合計質量を100質量部としたときに、0.5〜20質量部であることが好ましい。
以上説明した本発明の相溶化剤は、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を50質量%以上含み、かつ1/2法による溶融温度が55℃以上である重合体(i)である。この重合体(i)は、常温ではワックスと同様に結晶性を有し、ワックスとの相溶性に優れる。しかも、この重合体(i)は、溶融時にはある程度の粘性を保持する。そのため、この重合体(i)からなる本発明の相溶化剤が存在することで、溶融混練時に結着樹脂とワックスとが分離するのを抑制できる。よって、本発明の相溶化剤を用いればワックスの配合量を増やすことが可能となり、トナーの低温定着性および耐ホットオフセット性を向上させることができる。
また、本発明の相溶化剤を用いれば、結着樹脂の融点を必要以上に下げることなく、トナーの低温定着性等を向上させることができる。さらに、結晶性を有する重合体(i)は常温で粘着性を持たないため、トナーの保存安定性も良好に維持できる。
ところで、上述したように、特許文献1に記載のトナーは、結着樹脂の原料を特定することで、ワックスとの相溶性を高めているため、使用できる結着樹脂とワックスの組合せが限られていた。
しかし、本発明であれば、特定の相溶化剤を用いることで結着樹脂とワックスとの相溶性を高めることができるので、使用できる結着樹脂とワックスの組合せが限られるという問題がない。従って、本発明の相溶化剤を用いれば、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れたトナーを、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせで得ることができる。
「電子写真用トナー」
本発明の電子写真用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、少なくとも結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、本発明の相溶化剤とを含有する。
トナー中の相溶化剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.3質量部以上であり、1質量部以上が好ましい。上限値については特に制限されないが、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。相溶化剤の含有量が0.3質量部以上であれば、相溶化剤の効果が十分に得られ、結着樹脂とワックスとが分離することなく十分に混合される。よって、保存安定性が低下することなく、トナーの低温定着性および耐ホットオフセット性が向上する。
結着樹脂としては特に制限されず、トナー用の結着樹脂として一般的に用いられる樹脂を使用でき、例えばポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂は体積固有抵抗が低く、電荷が漏れ出て帯電性が低下しやすい性質がある。そのため、結着樹脂がポリエステル樹脂であり、かつトナーが後述する荷電制御剤をさらに含有する場合には、荷電制御剤の効果、すなわち長時間経過後の帯電性の低下を防止する効果がとりわけ発揮される。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とグリコール成分とが縮合重合したものである。
ジカルボン酸成分としては、例えばマイレン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、ジクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸や、これらの酸無水物または、低級アルコールエステルなどが挙げられる。
グリコール成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジメチロールベンゼン、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAなどが挙げられる。
また、ポリエステル樹脂は、トナーの特性をより良好とするために、そのグリコール成分の一部を3価または4価のアルコールに置き換えたり、カルボン酸成分の一部を3価または4価のカルボン酸に置き換えたりして、部分的に三次元架橋構造をもたせてもよい。または、エポキシ基やウレタン結合などを適宜導入して部分的架橋構造やグラフト状としてもよい。
3価または4価のアルコールとしては、例えばソルビトール、ヘキサテトロール、ジペンタエリスリトール、グリセロール、蔗糖などが挙げられる。
3価または4価のカルボン酸としては、例えばベンゼントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
スチレン−アクリル樹脂は、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを共重合した共重合体である。スチレン単量体および(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、相溶化剤の説明において、任意単量体として先に例示したスチレン単量体、および他の(メタ)アクリル酸エステル単量体のうちの(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが好ましい。
スチレン単量体および(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、それぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、スチレン−アクリル樹脂は、必要に応じて、第3の単量体単位を少量、好ましくはスチレン−アクリル樹脂中、3質量%以下の範囲で含有していてもよい。このような第3の単量体としては、共重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する化合物であればよく、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレートなどのアルキレンまたはジ−もしくはポリ−アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのような多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類;アリル(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどが挙げられる。これらの単量体を用いることにより、部分的に三次元架橋構造を有する樹脂とすることができる。
エポキシ樹脂としては、1分子中に平均して2個以上のエポキシ基を有するものが好適である。
エポキシ樹脂の軟化温度は50〜170℃が好ましく、60〜150℃がより好ましい。
エポキシ樹脂の分子量は700〜8000が好ましく、900〜6000がより好ましい。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は150〜4000が好ましく、200〜3500がより好ましい。
このようなエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂などが挙げられる。
ワックスとしては特に制限されず、トナー用のワックスとして一般的に用いられるワックスを使用できるが、常温では固体であり、結晶性を有するワックスが好ましい。また、ワックスの融点は100℃以下が好ましい。
このようなワックスとしては、例えばパラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナウバワックス、エステルワックスなどが挙げられる。これらの中でも低温定着性、耐ホットオフセット性、耐コールドオフセット性が向上する点で、エステルワックスが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トナー中のワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して2〜15質量部が好ましく、4〜15質量部がより好ましい。ワックスの含有量が2質量部以上であれば、ワックスの効果が十分に得られ、トナーの低温定着性および耐ホットオフセット性がより向上する。一方、ワックスの含有量が15質量部以下であれば、結着樹脂などと混練する際に、より分離しにくくなる。
着色剤としては特に制限されず、トナー用の着色剤として一般的に用いられる顔料や染料などを使用できる。例えば、カーボンブラック、フタロシアニン系染料、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、アニリンブルー(C.I.No.50405)、カルコオイルブルー(C.I.No.azoeeBlue 3)、クロムイエロー(C.I.No.14090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.77103)、デュポンオイルレッド(C.I.No.26105)、キノリンイエロー(C.I.No.47005)、メチレンブルークロライド(C.I.No.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.No.74160)、マラカイトグリーンオクサレート(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45435)などが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して1〜20質量部が好ましく、2〜7質量部がより好ましい。着色剤の含有量が1質量部以上であれば、十分な濃度の可視像(トナー像)を形成できる。一方、着色剤の含有量が20質量部以下であれば、トナーとしての性能低下を防止できる。
トナーは、必要に応じて荷電制御剤や添加剤を含有していてもよい。
荷電制御剤としては、トナーを正荷電トナーとして用いる場合は正荷電制御剤を用い、トナーを負荷電トナーとして用いる場合は負荷電制御剤を用いる。
正荷電制御剤としては、トナーを正荷電性に制御できるものであれば特に制限されず、トナー用の正荷電制御剤として一般的に用いられる荷電制御剤を使用できる。例えば、ニグロシン及び脂肪酸金属塩によるニグロシンの変性物、四級アンモニウム塩及び四級アンモニウム塩基を含む高分子体、ホスホニウム塩及びホスホニウム塩基を含む高分子体、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩、ジオルガノスズオキサイド、ジオルガノスズボレートなどが挙げられる。
負荷電制御剤としては、トナーを負荷電性に制御できるものであれば特に制限されず、トナー用の負荷電制御剤として一般的に用いられる荷電制御剤を使用できる。例えば、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属化合物などが挙げられる。
トナー中の荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して1〜7質量部が好ましく、2〜5質量部がより好ましい。
添加剤としては、ステアリン酸亜鉛等の滑剤;酸化セリウム、炭化ケイ素等の研磨剤;酸化アルミニウム等の流動性付与剤;ケーキング防止剤;カーボンブラック、酸化スズ等の導電性付与剤などが挙げられる。
さらに、トナーには必要に応じて適宜磁性材料が添加され、磁性トナーとされてもよい。
また、トナーは、流動性、保存安定性を確保する目的で、コロイダルシリカ、疎水性シリカなどの外添剤により表面処理されてもよい。外添剤の添加量はトナー100質量部に対して0.1〜3質量部であることが好ましい。外添剤の添加量が0.1質量部以上であれば、流動性および保存安定性を十分に確保でき、3質量部以下であれば、トナーとしての性能低下を防止できる。
トナーの平均粒子径は3〜20μmであることが好ましい。平均粒子径が上記範囲内であれば、帯電性がさらに優れ、キャリアと撹拌混合した際にもスペント化しにくいトナーとすることができる。
ここで「平均粒子径」とは、体積基準のメジアン径のことであり、具体的にはレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定した値である。なお、トナーが外添剤で表面処理されている場合は、表面処理される前の状態のトナーの粒子径を測定する。
トナーは、例えば、以下の製造方法により製造できる。
まず、結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、本発明の相溶化剤と、必要に応じて荷電制御剤や添加剤とを混合機にて十分に混合した後、熱混練機中で溶融混練し、冷却固化する。次いで、固化したものを粉砕機で粉砕し、得られた粉砕物を分級し、所定の平均粒子径の粒子を回収して、トナーを得る。さらに、必要に応じて得られたトナーに外添剤を添加してトナーを表面処理する。
混合機としては、例えばヘンシェルミキサー、ボールミルなどが挙げられる。熱混練機としては、例えば加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーなどが挙げられる。粉砕機としては、例えばハンマーミル、ジェットミルなどが挙げられる。
以上説明した本発明のトナーは、本発明の相溶化剤を含有するので、混練時に結着樹脂とワックスとが分離しにくい。また、本発明の相溶化剤の存在により結着樹脂とワックスの相溶性が向上するため、粉砕時にワックスが飛散しにくい。よって、本発明のトナーはワックスを高配合でき、低温定着性および耐ホットオフセット性に優れる。
しかも、本発明であれば、結着樹脂の融点を必要以上に下げることなく、トナーの低温定着性等を向上させることができる。さらに、結晶性を有する重合体(i)は常温で粘着性を持たないため、トナーの保存安定性も良好に維持できる。
また、本発明であれば、結着樹脂やワックスの種類が制限されることなく様々な組み合わせでトナーを得ることができる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中「部」とは「質量部」を、「%」とは「質量%」を示す。
「相溶化剤の製造」
<製造例1:相溶化剤(A)>
撹拌機、コンデンサ、温度計、窒素導入管を付した2Lフラスコに反応溶剤としてメチルエチルケトン520gを入れ、さらにアクリル酸ベヘニル560gとアクリル酸ブチル240gと、過酸化物系開始剤としてt−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(アルケマ吉富株式会社製)8gを加え、80℃(重合温度)まで昇温し、4時間撹拌した後、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート8gをさらに加え、4時間撹拌し、重合体溶液を得た。
この重合体溶液を加熱減圧乾燥(品温140℃、10kPa以下になるまで減圧)し、溶剤分を除去し、解砕して重合体を得た。これを相溶化剤(A)とする。
相溶化剤(A)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=70:30であった。これは、相溶化剤(A)を構成する全ての構成単位を100%としたとき、アクリル酸ベヘニル単位の含有率が70%、アクリル酸ブチル単位の含有量が30%であることを意味する。共重合比と単量体単位の関係は、以下に示す相溶化剤(B)〜(O)についても同様である。
<製造例2:相溶化剤(B)>
アクリル酸ベヘニルの量を720gに、アクリル酸ブチルの量を80gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(B)とする。
相溶化剤(B)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=90:10であった。
<製造例3:相溶化剤(C)>
アクリル酸ベヘニルの量を800gに、アクリル酸ブチルの量を0gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(C)とする。
相溶化剤(C)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=100:0であった。
<製造例4:相溶化剤(D)>
アクリル酸ベヘニルの量を400gに、アクリル酸ブチルの量を400gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(D)とする。
相溶化剤(D)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=50:50であった。
<製造例5:相溶化剤(E)>
アクリル酸ベヘニルをメタクリル酸ベヘニルに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(E)とする。
相溶化剤(E)におけるメタクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、メタクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=70:30であった。
<製造例6:相溶化剤(F)>
アクリル酸ベヘニルをメタクリル酸ステアリル760gに、アクリル酸ブチルの量を40gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(F)とする。
相溶化剤(F)におけるメタクリル酸ステアリルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、メタクリル酸ステアリル:アクリル酸ブチル=95:5であった。
<製造例7:相溶化剤(G)>
アクリル酸ベヘニルをメタクリル酸アラキジル640gに、アクリル酸ブチルの量を160gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(G)とする。
相溶化剤(G)におけるメタクリル酸アラキジルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、メタクリル酸アラキジル:アクリル酸ブチル=80:20であった。
<製造例8:相溶化剤(H)>
アクリル酸ブチルをスチレンに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(H)とする。
相溶化剤(H)におけるアクリル酸ベヘニルとスチレンの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:スチレン=70:30であった。
<製造例9:相溶化剤(I)>
アクリル酸ブチルをメタクリル酸メチルに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(I)とする。
相溶化剤(I)におけるアクリル酸ベヘニルとメタクリル酸メチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:メタクリル酸メチル=70:30であった。
<製造例10:相溶化剤(J)>
アクリル酸ブチルをスチレン200gとメタクリル酸40gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(J)とする。
相溶化剤(J)におけるアクリル酸ベヘニルと、スチレンと、メタクリル酸の共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:スチレン:メタクリル酸=70:25:5であった。
<製造例11:相溶化剤(K)>
アクリル酸ブチルをスチレン200gとマレイン酸40gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(K)とする。
相溶化剤(K)におけるアクリル酸ベヘニルと、スチレンと、マレイン酸の共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:スチレン:マレイン酸=70:25:5であった。
<製造例12:相溶化剤(L)>
アクリル酸ベヘニルの量を320gに、アクリル酸ブチルの量を480gに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(L)とする。
相溶化剤(L)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=40:60であった。
<製造例13:相溶化剤(M)>
重合調整剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(日油株式会社製、「ノフマーMSD」)8gを追加して重合を行った以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(M)とする。
相溶化剤(M)におけるアクリル酸ベヘニルとアクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:アクリル酸ブチル=70:30であった。
<製造例14:相溶化剤(N)>
アクリル酸ベヘニルそのものを相溶化剤(N)として用いた。
<製造例15:相溶化剤(O)>
アクリル酸ブチルをメタクリル酸ブチルに変更したこと以外は、製造例1と同様にして重合体を得た。これを相溶化剤(O)とする。
相溶化剤(O)におけるアクリル酸ベヘニルとメタクリル酸ブチルの共重合比(%)は、アクリル酸ベヘニル:メタクリル酸ブチル=70:30であった。
<溶融温度の測定>
相溶化剤(A)〜(O)の1/2法による溶融温度を、JIS K 7210:1999(ISO 1133:1997)に準拠し、フローテスターを用いて以下のように測定した。測定結果を表1、2に示す。
フローテスター(株式会社島津製作所製、「CFT−500D」)を用いて、各相溶化剤を40℃にて300秒間予備加熱した後、4℃/分の速度で40℃から200℃まで昇温させながら、プランジャーにより30kgの荷重を各相溶化剤に与え、ダイ(直径1mm、長さ1mm)から押し出した。このフローテスターの測定により得られた流動曲線において、流出終了点Smax.と最低点Smin.の差の1/2の値((X=Smax.−Smin.)/2)を求め、XとSmin.を加えた点Aの位置における温度を1/2法による溶融温度とした。
Figure 2015011316
Figure 2015011316
「実施例1」
<トナーの製造>
ポリエステル樹脂(DIC株式会社製、「DZ200」)100部と、負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON E−84」)1部と、銅フタロシアニン系油溶性染料(保土ヶ谷化学工業株式会社製、「スピリオンブルー2BNH」)4部と、エステルワックス(日油株式会社製、「ニッサンエレクトールWEP−2」)7部と、相溶化剤(A)2部とを混合した。これにより得た混合物を、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)にて溶融混練し、ジェットミル(日本ニューマチック工業株式会社製)にて粉砕後、分級して粒径5〜15μmの負荷電トナーを製造した。この負荷電トナー100部の表面に、外添剤としてシリカ(日本アエロジル株式会社製、「RA200H」)0.9部を均一に塗布し、表面処理した。
<評価>
(耐ホットオフセット性の評価)
表面処理した負荷電トナーとフェライトキャリアとを混合したディベロッパーを紙の上面に載せ、紙の下面より磁石を当て、さらにその磁石を水平に直線状に移動させた。これにより、フェライトキャリアを移動させて、フェライトキャリアに付着していた負荷電トナーを紙に写した。その後、紙の上面からフェライトキャリアおよび紙に写らなかった負荷電トナーを吹き払った。この操作を終えた後の紙には、直線状に負荷電トナーが付着していた。
その負荷電トナーが付着した紙を複数枚用意し、これらを、定着ロールの温度を適宜変更できるように改造したプリンタの定着ロールへ通過させた。なお、この定着ロールの温度は220℃に調整した。
定着ロール通過後にホットオフセットの発生を目視により観察し、以下の評価基準にて耐ホットオフセット性を評価した。結果を表3に示す。
○:ホットオフセットが認められない。
△:ホットオフセットがわずかに認められる。
×:ホットオフセットがはっきりと認められる。
ここで、ホットオフセットとは、定着ロールを通過した際に、融解したトナーが定着ロールに移行し、あらたな紙を通した際に、定着ロールに付着したトナーが、そのあらたな紙に転写される現象のことである。
(低温定着性の評価)
定着ロールの温度を適宜変更できるように改造したプリンタを定着機として用いた。この定着機を使用して、A4サイズの上質紙上にマクベス濃度計(Gretag Macbeth社製、カラートナーの場合は「SpectroEye」を使用、ブラックトナーの場合は「RD−919」を使用)にて、ID濃度0.5〜0.7程度になるように調整した均一な画像を形成し、160℃で定着させた。なお、定着性試験時の環境は、20℃−60%湿度の恒温環境とした。
その後、得られた定着画像に対して、堅牢度試験機を使用して荷重500gで10往復の紙擦り試験を行った。紙擦り試験後の試験前に対するID残存率を求め、これを定着率とした。結果を表3に示す。なお、定着率が90%以上であれば、「低温定着性良好」であると判断した。
(保存安定性の評価)
表面処理した負荷電トナー10gをサンプル瓶に入れ、40℃で100時間保持した後のトナーの凝集状態を目視で確認し、以下の評価基準にて保存安定性を評価した。結果を表3に示す。
○:凝集が認められない。
△:軽く凝集しているが、少しの負荷を加えることで凝集が解かれる。
×:強く凝集し、流動性も悪化している。
「実施例2」
相溶化剤(A)の量を0.3部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例3」
エステルワックスの量を5部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例4」
相溶化剤(A)の量を5部に変更し、エステルワックスの量を8部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例5」
相溶化剤(A)の量を5部に変更し、エステルワックスの量を10部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例6」
相溶化剤(A)の量を6部に変更し、エステルワックスの量を11部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例7」
相溶化剤(A)を相溶化剤(B)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例8」
相溶化剤(A)を相溶化剤(C)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例9」
相溶化剤(A)を相溶化剤(D)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例10」
相溶化剤(A)を相溶化剤(E)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例11」
相溶化剤(A)を相溶化剤(F)0.8部に変更し、エステルワックスの量を6部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例12」
相溶化剤(A)を相溶化剤(G)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例13」
相溶化剤(A)を相溶化剤(H)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例14」
相溶化剤(A)を相溶化剤(I)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表3に示す。
「実施例15」
相溶化剤(A)を相溶化剤(J)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例16」
相溶化剤(A)を相溶化剤(K)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例17」
エステルワックスをパラフィンワックス(日本精蝋株式会社製、「パラフィンワックス140」)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例18」
エステルワックスをフィッシャートロプシュワックス(株式会社加藤洋行製、「サゾールワックスC80」)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例19」
エステルワックスをカルナウバワックス(株式会社加藤洋行製、「カルナウバワックス」)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例20」
負荷電制御剤を正荷電制御剤(藤倉化成株式会社製、「FCA−201−PS」)6部に変更し、エステルワックスの量を8部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した正荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例21」
負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON E−84」)を負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON S−34」)1部に変更し、銅フタロシアニン系油溶性染料をカーボンブラック(三菱化学株式会社製、「MA#100」)4部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例22」
負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON E−84」)を負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON S−34」)1部に変更し、ポリエステル樹脂をスチレン−アクリル樹脂(藤倉化成株式会社製、「FSR−055」)に変更し、銅フタロシアニン系油溶性染料をカーボンブラック(三菱化学株式会社製、「MA#100」)4部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「実施例23」
負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON E−84」)を負荷電制御剤(オリエント化学工業株式会社製、「BONTRON S−34」)1部に変更し、銅フタロシアニン系油溶性染料をカーボンブラック(三菱化学株式会社製、「MA#100」)4部に変更し、相溶化剤(A)を相溶化剤(O)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「比較例1」
相溶化剤(A)の量を0.1部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「比較例2」
相溶化剤を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「比較例3」
相溶化剤(A)を相溶化剤(L)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「比較例4」
相溶化剤(A)を相溶化剤(M)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
「比較例5」
相溶化剤(A)を相溶化剤(N)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして表面処理した負荷電トナーを製造し、各評価を行った。結果を表4に示す。
Figure 2015011316
Figure 2015011316
表3、4から明らかなように、各実施例で得られたトナーは、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に優れていた。これらの結果より、本発明の相溶化剤を用いれば、結着樹脂と分離することなくワックスをトナーに高配合でき、保存安定性を低下させることなく、トナーの低温定着性および耐ホットオフセット性を向上できることが示された。
一方、相溶化剤(A)の含有量が0.1部である比較例1のトナー、および相溶化剤を含まない比較例2のトナーは、低温定着性および耐ホットオフセット性に劣っていた。
1/2法による溶融温度が55℃未満である相溶化剤(L)、(M)を用いた比較例3、4のトナーは、低温定着性および耐ホットオフセット性に劣っていた。特に、アクリル酸ベヘニル単位の含有率が40%である相溶化剤(L)を用いた比較例3のトナーは、保存安定性にも劣っていた。
アクリル酸ベヘニルを相溶化剤(N)として用いた比較例5のトナーは、低温定着性、耐ホットオフセット性、および保存安定性に劣っていた。

Claims (2)

  1. 結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、相溶化剤とを含有する電子写真用トナーに、前記相溶化剤として用いられるトナー用相溶化剤であって、
    下記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を50質量%以上含み、かつ1/2法による溶融温度が55℃以上である重合体である、トナー用相溶化剤。
    CH=CR−COOR ・・・(1)
    式(1)中、Rは水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数18以上のアルキル基である。
  2. 結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、請求項1に記載のトナー用相溶化剤とを含有する電子写真用トナーであって、
    前記結着樹脂100質量部に対して、前記トナー用相溶化剤を0.3質量部以上含有する、電子写真用トナー。
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