JP2017173811A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来よりも顔料分散性の向上により着色力が良化し、低温定着性、耐熱保存性にも優れたトナー。【解決手段】結着樹脂、顔料、酸性官能基を有する樹脂及び定着助剤を含むトナー粒子を含むトナーであって、該顔料は、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料であり、該結着樹脂と該定着助剤が下記式(1)を満たし、(TgA−TgB)≧5.0℃ 式(1)該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該定着助剤の疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナー。|HP1−HP2|≦0.30 式(2)【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、及びトナージェット法のような画像形成方法に用いられるトナー並びにその製造方法に関する。
近年、プリンターや複写機等で用いられる電子写真技術には、装置の軽量化や小型化、省エネルギー化が求められている。前記要求を満たすために、トナーにおいては、着色力及び低温定着性の向上が求められている。
トナーの着色力を向上させるためには、顔料を微分散させることが効果的である。顔料分散性を向上させる手段として、顔料自体の修飾や顔料分散剤の開発が検討されている。特許文献1では、顔料を修飾して得られる誘導体を用いた顔料分散剤が提案されている。特許文献2では、顔料と顔料分散剤の酸−塩基相互作用を利用した顔料分散剤が提案されている。
また、省エネルギー化を達成するために、トナーの定着性の改良も行われている。特許文献3では、トナーの低温定着性と耐熱保存性を両立させるために、スルホン酸基を含有する新たな結晶性樹脂が提案されている。
特開昭63−248864号公報 特開2005−181835号公報 特開2015−148731号公報
しかしながら、特許文献1に記載の顔料を部分的に改質するだけでは、顔料分散性が十分でない場合があった。特許文献2に記載の顔料分散剤では、顔料分散性は向上するものの、十分ではない場合もあった。一般に、酸−塩基相互作用を利用した既存の顔料分散剤は、顔料との相互作用を向上させるために、高い酸価又はアミン価を有するものが多い。そのため、トナー粒子中で顔料分散体の極性が高くなりやすく、分散体の自己凝集やトナーに含有される他の材料との相互作用により、顔料分散性の低下を招く恐れがある。
また特許文献3に記載の結晶性樹脂は、低温定着性と耐熱保存性が向上するものの、酸−塩基相互作用を有する顔料分散剤と併用した場合に十分な効果が得られない場合もあった。これは、トナー粒子内で極性が大きく異なる成分同士が相分離し、各々の凝集体を形成しやすいためと考えられる。その結果、低温定着性への効果が不十分になったり、トナー粒子間の融着を引き起こし耐熱保存性を低下させる恐れがある。
本発明は、前記した従来の課題を解決したトナー及びトナーの製造方法を提供するものである。即ち、本発明は、従来よりも顔料分散性の向上により着色力が良化し、低温定着性、耐熱保存性にも優れたトナー及びトナーの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料と酸性官能基を有する樹脂(以下、顔料分散剤とも称する)及び定着助剤を含むトナーが効果を発現することを見出した。
本発明は、結着樹脂、顔料、酸性官能基を有する樹脂及び定着助剤を含むトナー粒子を含むトナーであって、
該顔料は、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料であり、
該結着樹脂と該定着助剤が下記式(1)を満たし、
(TgA−TgB)≧5.0℃ 式(1)
(式(1)中、TgAは前記結着樹脂の示差走査熱量分析におけるガラス転移温度(Tg)の値を示す。TgBは、前記結着樹脂と前記定着助剤とを9:1の質量比において混合した樹脂混合物の示差走査熱量分析におけるTgの値を示す。)
該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該定着助剤の疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナーに関する。
|HP1−HP2|≦0.30 式(2)
(式(2)中、
HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
HP2は、該定着助剤0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該定着助剤の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
また、本発明は、結着樹脂、顔料、及び酸性官能基を有する樹脂を含むトナー粒子を含むトナーであって、
該トナー粒子が、さらに、結晶性ポリエステル、及びワックスの少なくとも一方を含有し、
該ワックスが、1価又は2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び1価又は2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のいずれかであり、
該顔料は、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料であり、
該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該結晶性ポリエステル又は該ワックスの疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナーに関する。
|HP1−HP2|≦0.30 式(2)
(式(2)中、
HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
HP2は、該結晶性ポリエステル又は該ワックス0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該結晶性ポリエステル又は該ワックスの析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
また、本発明は、上記トナーの製造方法であって、前記製造方法が、下記(i)又は(ii)の工程:
(i)前記結着樹脂を生成し得る重合性単量体、前記酸性官能基を有する樹脂、前記顔料及び前記定着助剤を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を重合してトナー粒子を製造する工程;
(ii)有機溶媒中に前記結着樹脂、前記顔料、前記酸性官能基を有する樹脂及び前記定着助剤を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、トナー粒子を製造する工程;
を有するトナーの製造方法に関する。
従来よりも顔料分散性の向上により着色力が良化し、低温定着性、耐熱保存性にも優れたトナー及びトナーの製造方法を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明において、数値範囲を表す「○○以上××以下」や「○○〜××」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
本発明のトナーは、顔料分散性の向上を目的に、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料と酸性官能基を有する樹脂(以下、顔料分散剤ともいう)を含有する。さらに低温定着性を目的に疎水性の定着助剤を含有する。本発明の効果発現のメカニズムについて、以下のように考えられる。
本発明において、酸性を示す顔料分散剤と塩基性を示す顔料との酸−塩基相互作用によって、顔料分散性が向上し着色力が良化したと考えられる。本発明における顔料分散剤は、酸性官能基を有し、且つその疎水性度を高く設定することにより、顔料表面を疎水性基で覆うことができ、顔料凝集を抑制する。
さらに定着助剤を併用した場合、顔料表面の疎水性度が高いため、定着助剤との馴染みが良くなり、顔料表面に定着助剤の一部が存在することになる。そのため、定着時に熱がかかった瞬間に顔料と樹脂との界面の粘弾性が低下し、トナーのシャープメルト性に有効に作用し、所望の効果を発現するに至ったと考えられる。
まず、本発明で用いる塩基性化合物に由来する構造を有する顔料(以下、「塩基性処理顔料」又は「処理顔料」とも言う)について説明する。塩基性処理顔料とは、塩基性部位を有する有機色素(以下、「処理剤」とも言う)を含む顔料、又は、塩基性官能基を有する顔料のことである。
塩基性部位を有する有機色素(処理剤)を含む顔料は、例えば、顔料に塩基性部位を有する有機色素(処理剤)を混合して得ることができる。また、塩基性官能基を有する顔料は、例えば、顔料を塩基性化合物で直接化学修飾して一部を塩基性化して得ることができる。塩基性処理顔料は、どちらの態様でも構わないが、顔料の塩基価の調整のしやすさ、顔料種への展開のしやすさから塩基性部位を有する有機色素(処理剤)を含む顔料であることが好ましい。
本発明における塩基性部位を有する有機色素(処理剤)とは、好ましくは下記式(3)で示される構造であり、アミノ基に由来する塩基性化合物がアルキレン基を介して有機色素に結合したものである。
(式(3)中、Pは有機色素である。xは、1又は2である。yは1以上4以下の値である。R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はR及びRが結合して(好ましくは炭素数3〜6の)複素環を形成するのに必要な基を示す。)
Pは有機色素であり、顔料に吸着可能な構造体であることが好ましい。より好ましくは、Pはフタロシアニン骨格又はキナクリドン骨格を有する有機色素である。具体的には、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、2,9−ジメチルキナクリドン、無置換キナクリドンなどが挙げられる。
yは、有機色素に結合した塩基性部位の平均個数(有機色素一分子あたりの平均)であり、1以上4以下(好ましくは2以上4以下)の値である。当該範囲であると、酸性官能基を有する樹脂との吸着率が向上するため好ましい。
、Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1以上4以下の直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はR及びRが結合して複素環を形成した構造であることが、立体障害が抑制され酸性官能基を有する樹脂が吸着しやすくなるため好ましい。RとRが結
合して複素環を形成する場合には、環構造中に式(3)のNの他に、さらに窒素原子や酸素原子を含んでいてもよい。
上記式(3)中の−NRに該当する塩基性官能基の具体例としては、以下のものが挙げられる。1級アミンとしてアミノ基、2級アミンとしてモノメチルアミノ基、モノエチルアミノ基、モノプロピルアミノ基、モノイソプロピルアミノ基、モノブチルアミノ基、モノイソブチルアミノ基、モノ−tert−ブチルアミノ基、モノペンチルアミノ基、モノへキシルアミノ基、3級アミンとしてジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ−tert−ブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジへキシルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、メチルブチルアミノ基、エチルプロピルアミノ基、エチルブチルアミノ基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、モルホリノ基、ピローリル基、フタルイミド基等が挙げられる。
塩基性部位を有する有機色素の製法は、特に限定されず、従来公知の方法により得ることができる。具体的には、特許第4484171号に記載の製法例を適用することができる。
前記式(3)の処理剤を顔料と混合して得られる塩基性処理顔料は、その塩基解離定数(pKa)が4.0以上7.0以下である場合に、酸性官能基を有する樹脂との吸着性が向上するため好ましい。
該pKaは、前記顔料10.0質量部、トルエン140.0質量部及びエタノール60.0質量部を混合した顔料分散液を調製し、0.1モル/L塩酸エタノール溶液で中和滴定することによって測定される。pKaの測定法については後述する。塩基性処理顔料のpKaは、式(3)中の−NRが3級アミンである場合に、4.0以上7.0以下の範囲にしやすくなる。pKaが4.5以上6.5以下であれば、塩基性処理顔料の極性が抑制され、且つ酸性官能基を有する樹脂が吸着しやすくなるため、より好ましい。
塩基性処理顔料に使用できる処理剤は式(3)で示される構造であり、−NRに該当する塩基性官能基が炭素数1以上4以下のジアルキルアミン構造又は炭素数3以上6以下の環状アミン構造を有することが好ましい。塩基性処理顔料のpKaが好適な範囲に制御され、また立体障害による酸性官能基を有する樹脂の吸着阻害が起こりにくいため、トナー粒子中において顔料分散性が向上し、着色力が向上しやすいからである。
上記の通り、前記塩基性化合物に由来する構造を有する顔料は、塩基性官能基を有する顔料であってもよい。該塩基性官能基は、下記式(3−1)で示される基であることが好ましい。
(式(3−1)中、*は該顔料との結合部位を表し、zは1又は2である。R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又は、RとRが結合して(好ましくは炭素数3〜6の)複素環を形成するのに必要な基を示す。)
、Rの好ましい態様などは、上記R、Rと同様である。−NRに該当する基についての態様も、上記−NRに該当する官能基と同様である。塩基性官能
基を有する顔料は、例えば、顔料を塩基性化合物で直接化学修飾して一部を塩基性化することなどによって得ることができる。具体的な方法としては、濃硫酸下で顔料と塩基性官能基を有する塩基性化合物とを反応させる方法が挙げられる。
本発明において、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、4質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
塩基性化合物に由来する構造を有する顔料は、塩基性部位を有する有機色素(処理剤)を含む顔料であることが好ましい。塩基性処理顔料を得るために、使用できる顔料としては、以下に列挙した従来公知のものが挙げられる。
ブラック顔料としては、例えば、カーボンブラックなどが挙げられる。
イエロー顔料としては、例えば、縮合顔料、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物などが挙げられる。より具体的には、例えば、C.I.PigmentYellow 3、7、10
、12、13、14、15、17、23、24、60、62、74、75、83、93、94、95、99、100、101、104、108、109、110、111、117、123、128、129、138、139、147、148、150、155、166、168、169、177、179、180、181、183、185、191:1、191、192、193、199などが挙げられる。
マゼンタ顔料としては、例えば、縮合顔料、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物などが挙げられる。より具体的には、例えば、C.I.PigmentRed 2、3、5、6、7、23、48:2、
48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.PigmentViolet19などが挙げられる。
シアン顔料としては、例えば、フタロシアニン化合物、フタロシアニン化合物の誘導体、アントラキノン化合物,塩基染料レーキ化合物などが挙げられる。より具体的には、C.I.PigmentBlue 1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:
4、60、62、66などが挙げられる。
これらの顔料は1種を単独で又は2種以上を併用して処理剤と混合しても構わない。また、これらの顔料を直接化学修飾して一部を塩基性化し、塩基性処理顔料としても構わない。
本発明においては、顔料(塩基性処理顔料)の塩基価が0.9mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下であることが好ましく、1.3mgKOH/g以上2.5mgKOH/g以下であることがより好ましい。塩基価が0.9mgKOH/g以上であれば処理剤の量が十分となるため、顔料分散性が向上し、着色力が向上しやすい。また、3.0mgKOH/g以下であれば、十分な着色力を維持した上で、他のトナー特性に悪影響を及ぼさないため好ましい。塩基性処理顔料の塩基価は、顔料と処理剤の混合量を調整することによって制御することができる。なお、塩基価の測定法については後述する。
次に本発明における酸性官能基を有する樹脂(顔料分散剤)について説明する。酸性官能基を有する樹脂は、疎水性パラメータHP1が0.60以上であることを特徴とする。HP1が0.60以上である場合、顔料表面の疎水性度が増し、結着樹脂との親和性が向上し、トナー粒子中での顔料凝集が抑制されやすい。HP1が0.75以上の場合には、顔料凝集の抑制に加えて、定着助剤との相溶性が向上し、高い着色力と低温定着性及び耐熱保存性とが両立しやすくなるため、好ましい。上限は特に制限されないが、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.90以下である。HP1は酸性官能基を有する樹脂の
組成を変更することによって制御できる。
なお、HP1は、前記酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の前記酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
酸性官能基としては、好ましくはカルボキシ基、スルホ基、リン酸基又はフェノール性水酸基などが挙げられる。これらの酸性官能基のうち、酸性度の高さから、カルボキシ基、スルホ基又はリン酸基を用いることがより好ましく、さらに製造容易性や樹脂安定性の観点から、カルボキシ基又はスルホ基がさらに好ましい。酸性官能基にカルボキシ基又はスルホ基を用いた場合、処理顔料との相互作用がより強くなるため、着色力の向上が可能となる。
本発明で用いる酸性官能基を有する樹脂の酸性官能基としては、下記式(4)で表される構造を有することが好ましい。
(式(4)中、R、及びRのいずれか一つはカルボキシ基である。該カルボキシ基以外のR、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、アミノ基、炭素数1以上8以下のアルキル基又は炭素数1以上8以下のアルコキシ基を示す。Lは下記式(5)で表される連結基を示す。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
(式(5)中、aは0又は1であり、bは0以上4以下の整数である。Xは単結合又は−O−、−S−、若しくは−NR10−のいずれかで表される基である。R10は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基である。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
式(4)中のカルボキシ基は、塩基性処理顔料との吸着部位である。酸性官能基がカルボキシ基である場合には、スルホ基である場合よりも酸性度が弱くなる。この場合、酸性度は弱くなるが、塩基性処理顔料のpKaが中性に近いため顔料への吸着率を維持することができ、着色力は維持される。また酸性度が低いために、トナー粒子中で処理顔料以外の極性を有する構成成分との相互作用が低減されやすく、トナー特性に悪影響を及ぼしにくくなるため好ましい。
また、このカルボキシ基は、式(4)のR、及びRのいずれかであることが好ましい。なぜならば、ポリマー主鎖からの距離が離れているため、顔料への吸着時に立体障害が小さく、吸着性が向上しやすいためである。カルボキシ基以外に、官能基を有する場合には、吸着時における立体障害の観点から、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基であることが好ましい。
式(5)中のaは1であることがより好ましい。aが1である場合、吸着部位とポリマ
ー主鎖との距離を適正に制御でき、顔料への吸着性が向上しやすい。同様の理由からbは1以上4以下がより好ましい。また、Xが−O−である場合、カルボキシ基の酸−塩基相互作用に加えて、水素結合による相互作用も働きやすくなるため、吸着性が向上しやすく好ましい。
式(4)で表される構造は、さらに下記式(6)で表される構造であることがより好ましい。
(式(6)中、R12、R13のいずれか一方はカルボキシ基であり、もう一方は水酸基である。R11、R14、及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、アミノ基、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基である。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
酸性官能基を有する樹脂は、該式(4)(好ましくは式(6))で表される構造を側鎖に有することが好ましい。式(4)で表される構造が式(6)で表される構造である場合、前述の理由から、処理顔料への吸着性が向上しやすく、高い着色力が得られやすい。
酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格はどのような重合体であっても構わない。例えば、ビニル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリウレタン系重合体、又はポリエーテル系重合体などが挙げられる。この中でも、製造容易性の観点から、ビニル系重合体又はポリエステル系重合体が好ましい。
さらには疎水性パラメータ制御の容易性の観点から、ビニル系重合体がより好ましい。顔料分散剤としてビニル系重合体を用いる場合、例えば、下記式(7)で示される重合性官能基を導入した化合物を用いることができる。この式(7)で示されるモノマーとビニル系モノマーとを共重合することにより酸性官能基を有する樹脂が得られる。また予め主鎖となる単量体を共重合したポリマーを作製し、後から酸性官能基を導入する方法においても酸性官能基を有する樹脂を得ることができる。
酸性官能基を有する樹脂としてビニル系重合体を用いる場合、例えば、式(4)で表される構造が、以下の式(7−1)で表されることが好ましい。
[前記式(7−1)中、R11〜R15は、上記と同様である。R16は水素原子又はメ
チル基を表す。]
酸性官能基を有する樹脂に用いられるビニル系単量体としては、特に制限はない。酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格には、モノマーとして以下のビニル系重合体を用いることが好ましい。
例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族系ビニル単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル系単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルなどのビニルエステル酸系単量体;アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルへキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸系単量体;メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸系単量体が挙げられる。上記単量体の1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸性官能基を有する樹脂は、疎水性パラメータHP1を制御するために、下記式(8)で示されるアルコキシカルボニル基を構造として含むことが好ましい。
(式(8)中、nは3以上21以下の整数である。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
式(8)のnが3以上の場合に酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータHP1の制御が容易になる。一方、21以下の場合には、式(4)で示される酸性官能基と処理顔料の吸着を阻害しないため好ましい。HP1の値は、式(8)中のnの値又は酸性官能基を有する樹脂1分子中に式(8)の構造が占める割合を変更することにより制御できる。酸性官能基を有する樹脂は、式(8)で示されるアルコキシカルボニル基を側鎖として有することが好ましい。
このような、式(8)の構造の由来となるような、アルコキシカルボニル基を含むモノマーとしては、炭素数3以上21以下のアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステルが好ましい。例えば、アクリル酸ブチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニルなどが挙げられる。式(8)の構造を含むモノマーユニットの含有量は、酸性官能基を有する樹脂の全モノマーユニットを基準として、4mol%以上12mol%以下が好ましい。
酸性官能基を有する樹脂の酸価は3.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下であることが好ましく、7.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下であることがより好ましい。酸価が3.0mgKOH/g以上である場合、処理顔料への吸着点が多くなるため、着色力が向上しやすくなる。酸価が25.0mgKOH/g以下である場合、酸性官能基を有する樹脂の疎水性度を高く維持することができ、着色力が向上するとともに低温定着性や耐熱保存性も向上しやすい。酸性官能基を有する樹脂の酸価は組成
や分子量を変更することによって制御することができる。
酸性官能基を有する樹脂の重量平均分子量(Mw)は10,000以上75,000以下であることが好ましく、10,000以上50,000以下がより好ましい。Mwが10,000以上である場合、排除体積効果が十分に働くため顔料分散性が良好になり、着色力が向上しやすい。Mwが75,000以下である場合、処理顔料への吸着性を維持できるため、着色力が向上しやすい。酸性官能基を有する樹脂のMwは、重合時の反応温度、反応時間、単量体の仕込み比、開始剤量などを変更することによって制御することができる。
酸性官能基を有する樹脂の含有量は顔料(塩基性処理顔料)100質量部に対して、3.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましく、5.0質量部以上25.0質量部以下であることがより好ましい。3.0質量部以上である場合には、塩基性処理顔料に対して十分な量の酸性官能基を有する樹脂(顔料分散剤)が吸着できるため、着色力が向上しやすい。30.0質量部以下である場合には、顔料に未吸着の過剰な分散剤が低減され、トナー粒子中の極性が上がることが抑制できる。そのため、トナー粒子中での顔料凝集が抑制され、着色力、低温定着性、耐熱保存性が向上しやすい。
次に本発明で用いる定着助剤について説明する。本発明での定着助剤とは、加熱時に結着樹脂と相溶して可塑効果を示す物質を言う。
本発明で用いる定着助剤は、55℃以上100℃以下に融点を有することが好ましい。より好ましくは、65℃以上85℃以下である。融点が55℃以上である場合、高温保存時に定着助剤が融解しにくいため、耐熱保存性が向上しやすい。また、融点が100℃以下である場合、定着時温度が低くても定着助剤が融解できるため、低温定着性が達成しやすくなる。定着助剤の融点は定着助剤の組成を変更することにより制御できる。
定着助剤は、下記式(1)を満たすものであればよいが、低温定着性と耐熱保存性を両立させるために、結晶性材料を使用することが好適である。
(TgA−TgB)≧5.0℃ 式(1)
(式(1)中、TgAは結着樹脂の示差走査熱量分析におけるガラス転移温度(Tg)の値を示す。TgBは、結着樹脂と定着助剤とを9:1の質量比において混合した樹脂混合物の示差走査熱量分析におけるガラス転移温度(Tg)の値を示す。)
(TgA−TgB)は、好ましくは7.0℃以上である。一方、上限は特に制限されないが、好ましくは25℃以下である。
TgAは、結着樹脂の組成、分子量により制御することができる。また、TgBは、定着助剤の組成、分子量により制御することができる。
結晶性材料としては、結晶性ポリエステルなどの結晶性樹脂、ワックス等が挙げられる。結晶性ポリエステル及びワックスの少なくとも一方であることが好ましい。本発明における結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において吸熱ピークが観測される樹脂である。
前記結晶性ポリエステルは、ジオールとジカルボン酸との縮重合体であることが好ましい。
ジカルボン酸としては、例えばアルカンジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、デシルコハク酸、ドデシルコハク酸、オクタデシルコハク酸など)、アルケンジカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸、ダイマー酸など)、芳香族ジカルボン酸(例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸及びナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらは、酸無水物及
び(例えば炭素数1〜8の)アルキルエステルの形で用いてもよい。
ジオールとしては、アルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、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、1,14−テトラデカンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA及びスピログリコールなど)、アルキレンエーテルグリコール(例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなど)、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールA・エチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2.5モル付加物など)などが挙げられる。
ジカルボン酸、ジオール成分は、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。
これらのジカルボン酸及びジオールのうち、高い結晶性を有するポリエステルを生成する観点から、アルカンジカルボン酸、アルキレングリコールが好ましい。
また、結晶性ポリエステルは、末端封止剤を用いてもよい。末端封止剤を用いることにより、結晶性ポリエステルの分子量、酸価、水酸基価、結晶化度などを調整することができる。末端封止剤としては、一価の酸やその誘導体、一価のアルコールなどが挙げられる。
一価の酸やその誘導体としては、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、安息香酸及びそれらの酸無水物などが挙げられる。一価のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ラウリルアルコール、ステアリルアルコールなどが挙げられる。
縮重合反応には、必要に応じて公知の錫化合物やチタン化合物などのエステル化触媒を用いてもよい。
また、結晶性ポリエステルは、結晶性部位と非晶性部位を有するグラフトポリマーやブロックポリマーであってもよく、低温定着性と耐熱保存性の観点から非晶性部位を有することが好ましい。非晶性部位を有する結晶性ポリエステルは、末端がカルボン酸又はカルボン酸エステルの非晶性樹脂を、ジオール及びジカルボン酸と縮重合することにより製造することできる。
この結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は10,000以上40,000以下であることが好ましく、15,000以上35,000以下であることがより好ましい。10,000以上である場合、結晶性ポリエステルに含まれる低分子量成分が少なくなるため、耐熱保存性が向上しやすい。40,000以下である場合、結着樹脂と馴染みやすくなるため、低温定着性が向上しやすい。
ワックスとしては、1価又は2価以上のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、あるいは1価又は2価以上のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物が好ましい。
1価のアルコールとしては、例えば、ミリスチルアルコール、セタノール、ステアリルアルコール、アラキルアルコール、べへニルアルコール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノールなどが挙げられる。
2価以上のアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール
、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、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,16−へキサデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、1,30−トリアコンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ペンタグリセロール等の脂肪族アルコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、水素添加ビスフェノールA、フロログルシトール、クエルシトール、イノシトールなどの脂環式アルコール;1,4−フェニレングリコール、ビスフェノールA、トリス(ヒドロキシメチル)ベンゼンなどの芳香族アルコール;D−エリトロース、L−アラビノース、D−マンノース、D−ガラクトース、D−フルクトース、L−ラムノース、サッカロース、マルトース、ラクトース等の糖;エリトリット、D−トイレット、L−アラビット、アドニット、キシリットなどの糖アルコール;などが挙げられる。
1価のカルボン酸としては、例えば、酢酸、酪酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、マルガリン酸、アラキジン酸、セロチン酸、メリシン酸、エリカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘニル酸、テトロル酸、キシメニン酸、シクロヘキサンカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、クミン酸などが挙げられる。
2価以上のカルボン酸としては、例えば、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、ヘプタン二酸(ピメリン酸)、オクタン二酸(スベリン酸)、ノナン二酸(アゼライン酸)、デカン二酸(セバシン酸)、ドデカン二酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸、トリメリト酸、ヘミメリト酸などが挙げられる。
この中でも1価又は2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び1価又は2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のいずれか一以上であることが好ましい。これらのエステルは、結着樹脂への可塑効果と結晶性の高さの観点から、低温定着性と耐熱保存性を両立しやすい。
定着助剤の疎水性パラメータHP2は、酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータHP1との関係が、下記式(2)を満足することが好ましい。
|HP1−HP2|≦0.30 式(2)
(式(2)中、
HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
HP2は、該定着助剤0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該定着助剤の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
上記式(2)を満たす場合に、酸性官能基を有する樹脂と定着助剤の相溶性が向上し、着色力、低温定着性が向上しやすい。さらに、式(2)はその差が0.15以下である場合に、より相溶性が良化するため、着色力、低温定着性、耐熱保存性が向上しやすく好適である。|HP1−HP2|の下限は特に制限されないが、絶対値であるため、理論的な下限は0以上である。HP2は定着助剤を構成する酸及びアルコールの種類を変更することによって制御できる。
一方、本発明では、トナー粒子が、結晶性ポリエステル及びワックスの少なくとも一方を含有し、HP1及びHP2が以下の条件を満たすことも好ましい態様の一つである。該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該結晶性ポリエステル又は該ワッ
クスの疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たす。
|HP1−HP2|≦0.30 式(2)
(式(2)中、
HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
HP2は、該結晶性ポリエステル又は該ワックス0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該結晶性ポリエステル又は該ワックスの析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
定着助剤の含有量は、結着樹脂と定着助剤の総量を基準として、3.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、5.0質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましい。3.0質量%以上であれば十分な低温定着性が得られ、20.0質量%以下であれば低温定着性を維持したまま、耐熱保存性を低下させない。
さらに定着助剤100質量部に対する酸性官能基を有する樹脂の含有量が、5.0質量部以上40.0質量部以下であることが好ましく、10.0質量部以上30.0質量部以下であることがより好ましい。酸性官能基を有する樹脂と定着助剤の含有比率が前記範囲にあることで、両成分の馴染みが良く過剰分による凝集体を形成しにくくなる。そのため、顔料分散及び低温定着の効果が両立しやすい。
本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、ビニル系樹脂、マレイン酸共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂など公知の樹脂を用いることができる。
ビニル系樹脂は、ラジカル重合が可能なビニル系単量体を重合することにより得られる樹脂である。具体的には、酸性官能基を有する樹脂の説明で列挙したビニル系単量体に加えて、多官能性重合性単量体も使用することができる。
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、及びジビニルエーテルなどが挙げられる。
これらは単独又は二種以上組み合わせて使用することができる。
ポリエステル樹脂に使用できる縮重合単量体としては多価カルボン酸とポリオールが挙げられる。具体的には、定着助剤の説明で列挙したジカルボン酸及びジオールを使用することができる。
本発明のトナーは、荷電制御剤を含有してもよい。本発明のトナーに用いられる荷電制御剤としては、従来公知の荷電制御剤を用いることが可能である。負帯電制御剤として、
例えば、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸のような芳香族カルボン酸の金属化合物;スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体又は共重合体;アゾ染料若しくはアゾ顔料の金属塩又は金属錯体;ホウ素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンなどが挙げられる。
また、正帯電制御剤として、例えば、四級アンモニウム塩、四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物;グアニジン化合物;ニグロシン系化合物;イミダゾール化合物が挙げられる。
スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体又は共重合体としては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸などのスルホン酸基含有ビニル系モノマーの単重合体、又はビニル系単量体と上記スルホン酸基含有ビニル系モノマーとの共重合体を用いることが可能である。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.01質量部以上5.00質量部以下であることが好ましい。
本発明のトナーは、トナーの流動性の改善の目的として、外添剤を有してもよい。外添剤としては、従来公知の外添剤を用いることが可能である。例えば、湿式製法シリカ、乾式製法シリカのような原体シリカ微粒子、又はそれら原体シリカ微粒子にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルのような処理剤により表面処理したシリカ微粒子;酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化亜鉛微粒子のような金属酸化物微粒子、又は金属酸化物を疎水化処理した金属酸化物微粒子;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩;サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸のような芳香族カルボン酸の金属錯体;ハイドロタルサイトのような粘土鉱物の微粒子;フッ化ビニリデン微粒子、ポリテトラフルオロエチレン微粒子のようなフッ素系樹脂微粒子が挙げられる。中でも、流動性及び摩擦帯電性に優れるという観点から、原体シリカ微粒子に上記処理剤によって表面処理したシリカ微粒子を用いることが好ましい。
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下であることが好ましい。
トナー粒子を製造するための製造方法は、どのような製造方法であっても構わない。例えば、結着樹脂を生成し得る重合性単量体、定着助剤、顔料、酸性官能基を有する樹脂等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂、定着助剤、顔料、酸性官能基を有する樹脂などの各種トナー構成材料を混練、粉砕、分級する混練粉砕法;結着樹脂を乳化した分散液と、定着助剤、顔料、酸性官能基を有する樹脂等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂を構成する重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、定着助剤、顔料、酸性官能基を有する樹脂等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂、定着助剤と、顔料、酸性官能基を有する樹脂等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;等が使用できる。
この中でも本発明のトナー粒子は、水系媒体中で造粒して粒子を形成することにより得られる懸濁重合法や溶解懸濁法が好ましい。水系媒体中で造粒して粒子を形成した場合、定着助剤をトナー粒子内に内包化しやすいため、耐熱保存性が向上しやすい。すなわち、トナー粒子の製造方法が、下記(i)又は(ii)の工程を有することが好ましい。
(i)結着樹脂を生成し得る重合性単量体、前記酸性官能基を有する樹脂、前記顔料及び前記定着助剤を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を重合してトナー粒子を製造する工程
(ii)有機溶媒中に前記結着樹脂、前記顔料、前記酸性官能基を有する樹脂及び前記定
着助剤を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、トナー粒子を製造する工程
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合の重合性単量体としては、上記のビニル系単量体が挙げられる。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに重合開始剤を用いてもよい。重合開始剤としては、公知の重合開始剤を用いることが可能である。例えば、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレ−ト、t−ブチルパーオキシイソブチレ−ト、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドのような過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに公知の連鎖移動剤、重合禁止剤を用いることが可能である。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に無機又は有機の分散安定剤を含有してもよい。分散安定剤としては、公知の分散安定剤を用いることが可能である。
無機の分散安定剤としては、例えば、ヒドロキシアパタイト、第三リン酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛などのリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩;メタケイ酸カルシウム;ベントナイト;シリカ;アルミナが挙げられる。
また、有機の分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸及びその塩、デンプンが挙げられる。
分散安定剤として、無機化合物を用いる場合、市販のものをそのまま用いてもよいが、より細かい粒子を得るために、水系媒体中にて上記無機化合物を生成して用いてもよい。例えば、ヒドロキシアパタイトや第三リン酸カルシウムのようなリン酸カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸塩水溶液とカルシウム塩水溶液を混合するとよい。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、公知の界面活性剤を用いることが可能である。例えば、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤;カチオン性界面活性剤;両性界面活性剤;ノニオン性界面活性剤が挙げられる。
溶解懸濁法によってトナー粒子を得る場合の有機溶媒としては、水に混和せず、昇温による脱溶剤が容易な溶媒を用いることが好ましい。例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトンが挙げられる。
溶解懸濁法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に無機又は有機の分散安定剤を含有してもよい。分散安定剤としては上記懸濁重合法の説明で述べた分散安定剤を用いることが可能である。
以下、本発明に係る各種物性の測定方法について説明する。
<ガラス転移温度(Tg)>
ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instr
uments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、測定サンプル2mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定範囲0℃から150℃の間で、昇温速度10℃/分の速度で昇温する。100℃で15分間ホールドし、その後100℃から0℃の間で、降温速度10℃/分の速度で冷却する。0℃で10分間ホールドし、その後0℃から100℃の間で、昇温速度10℃/分の速度で測定を行う。
この2回目の昇温過程における比熱変化曲線の比熱変化が出る前と出た後の、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分の曲線が交わる点の温度をガラス転移温度(Tg)とする。
<疎水性パラメータHP1及びHP2>
8mlサンプル瓶に酸性官能基を有する樹脂0.01gを取り、クロロホルム1.48g(1.0ml)に溶解し、初期質量(W1)を測定する。サンプル瓶に撹拌子を入れ、マグネティックスターラーで撹拌しながら、(a)ヘプタンを100mg滴下し、20秒間撹拌を続ける。(b)目視において白濁しているかを確認する。白濁していなければ(a)、(b)の操作を繰り返し行う。白濁が確認された点(析出点)において操作を止め、質量(W2)を測定する。なお測定は全て25℃、常圧(1気圧)で行う。
以下の式に従い、HP1を算出する。なお、25℃、1気圧におけるヘプタンの比重は0.684、クロロホルムの比重は1.48である。
HP={(W2−W1)/0.684}/{((W2−W1)/0.684)+1}
同様の測定を3回行い、その平均値をHP1とする。
HP2は、上記の測定方法における酸性官能基を有する樹脂を定着助剤に変更する以外は同様の方法により測定する。
<顔料の構造(NMR)>
顔料の構造、例えば、有機色素に結合した塩基性部位の平均個数は、核磁気共鳴分光分析(H−NMR)により分析する。
測定装置:JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数:1024回
測定溶媒:DMSO−d6
試料をDMSO−d6に可能な限り溶解し、上記条件で測定を行う。得られるスペクトルのケミカルシフト値及びプロトン比より、試料の構造、例えば、塩基性部位の平均個数などを算出する。
<酸性官能基を有する樹脂の酸価>
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。本発明における酸価は、JIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
0.1モル/l水酸化カリウムエタノール溶液(キシダ化学社製)を用いて滴定を行う。上記水酸化カリウムエタノール溶液のファクターは、電位差滴定装置(京都電子工業株式会社製 電位差滴定測定装置AT−510)を用いて求めることができる。0.1モル/l塩酸100mlを250mlトールビーカーに取り、上記水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウムエタノール溶液の量から求める。上記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
下記に酸価測定の際の測定条件を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT−WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20ml
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1ml
本試験;
測定サンプル1.00gを250mlのトールビーカーに精秤し、トルエン70.0g及びエタノール30.0gの混合溶液100.0gを加え、1時間かけて溶解する。上記電位差滴定装置を用い、上記水酸化カリウムエタノール溶液を用いて滴定する。
空試験;
試料を用いない(すなわちトルエン70.0g及びエタノール30.0gの混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
酸価の算出;
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.611]/S
(式中、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウムエタノール溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウムエタノール溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。)
<塩基性処理顔料のpKa及び塩基価>
顔料の塩基価は試料1gに含まれる塩基を中和するために必要な塩酸と当量の水酸化カリウムのmg数である。顔料の塩基価の測定は、樹脂の酸価と同様の操作にて行うが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
0.1モル/l塩酸エタノール溶液を用いて滴定を行う。上記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
下記に塩基価測定の際の測定条件を示す。
滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)
電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業株式会社製)
滴定装置用制御ソフトウエア:AT−WIN
滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーター並びに制御パラメーターは下記のように行う。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20ml
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1ml
本試験;
顔料10.0g、トルエン140.0g及びエタノール60.0gの混合溶液200.0g及び0.8mmガラスビーズ250gとを耐圧容器に入れ、ペイントシェーカー(株式会社東洋精機製作所製)を用いて5時間分散して顔料分散液を得る。この顔料分散液100.0gをトールビーカーに精秤する。
上記電位差滴定装置を用い、上記塩酸エタノール溶液を用いて滴定する。
空試験;
試料を用いない(すなわちトルエン140.0g及びエタノール60.0gの混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
塩基価の算出;
得られた結果を下記式に代入して、塩基価を算出する。
BV=[(C−B)×f×5.611]/S
(式中、BV:塩基価(mgKOH/g)、B:空試験の塩酸エタノール溶液の添加量(ml)、C:本試験の塩酸エタノール溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。)
顔料pKaの決定;
塩基価測定の際に得られた滴定曲線からpH変化の傾きが一番大きいところを中和点とする。顔料のpKaは次のようにして求める。中和点までに必要とした0.1モル/l塩酸エタノール溶液量の半分量でのpHを滴定曲線から読み取り、読み取ったpHの値をpKaとする。ただし、塩基価が0.1未満で中和点の判断が困難な場合、滴定開始時点のpHをpKaとする。
<酸性官能基を有する樹脂、結晶性ポリエステルの重量平均分子量及び数平均分子量>
まず、室温で、酸性官能基を有する樹脂又は結晶性ポリエステルをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF−604の2連[昭和電工(株)製]
溶離液:THF
流速:0.6mL/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.020mL
サンプルの分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<トナー粒子及びトナーの重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナー粒子及びトナーの重量平均粒径(D4)は、精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いて測定する。測定は下記条件で行う。
実効測定チャンネル数:2万5千チャンネル
コントロールモーター総個数:50000個
アパチャー:100μm
カレント:1600μA
ゲイン;2
Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値で測定する。
測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)を算出する。なお、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
<融点の測定>
定着助剤の融点は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、サンプル5mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲0℃以上150℃以下の間で、昇温速度及び降温速度10℃/minで測定を行う。なお、測定においては、一度150℃まで昇温させ、続いて0℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度0℃以上150℃以下の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
以下に、実施例を挙げて本発明を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、文中の「部」及び「%」は、特に断りのなり限り質量基準である。
<塩基性処理顔料の製造>
特許第4484171号に記載の製法に則り、顔料を製造した。
<処理剤1の製造>
撹拌羽根、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、98%硫酸91.4部、25%発煙硫酸36.7部、ジエチルアミン6.3部、92%パラホルムアルデヒド2.8部を40℃で仕込んだ。40℃で30分間撹拌した後、銅フタロシアニン8.0部をゆっくり添加した。添加後、反応液を昇温し、80℃で5時間反応を行った。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、水750部に取出してスラリーを濾過、水洗、乾燥してジエチルアミノメチル基が導入された処理剤(塩基性部位を有する有機色素)1を得た。
得られた処理剤1をNMRで分析した結果、ジエチルアミノメチル基が平均2.1個導入されていることが判明した。処理剤1の物性を表1に示す。
<処理剤2〜7の製造>
アミン化合物の構造及び母体骨格を適宜変更したこと以外は、処理剤1の製造と同様の方法により、下記表1に示す処理剤2〜7を製造した。
表1中、CuPcは銅フタロシアニンを、Qdは2,9−ジメチルキナクリドンを示す。
<塩基性処理顔料1の製造>
100部のC.I.PigmentBlue15:3に、処理剤1を2部加えて24時間振とう混合し、塩基性処理顔料1を調製した。得られた塩基性処理顔料1の物性を表2に示す。
<塩基性処理顔料2〜13の製造>
処理剤種、顔料種及び混合比を適宜変更したこと以外は、塩基性処理顔料1の製造と同様の方法により、下記表2に示す塩基性処理顔料2〜13を製造した。
<塩基性処理顔料14の製造>
撹拌羽根、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、98%硫酸914部、25%発煙硫酸367部、ジエチルアミン1.2部、92%パラホルムアルデヒド28部を40℃で仕込んだ。40℃で30分間撹拌した後、銅フタロシアニン80部をゆっくり添加した。添加後、反応液を昇温し、80℃で5時間反応を行った。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、水7500部に取出してスラリーを濾過、水洗、乾燥してジエチルアミノメチル基が導入された顔料を含む塩基性処理顔料14を得た。得られた塩基性処理顔料14について表2に示す。
表2中、PB15:3はC.I.PigmentBlue15:3、CBはカーボンブラック、PR122はC.I.PigmentRed122を示す。
<酸性官能基を有する樹脂の合成>
酸性官能基を有する樹脂を構成する酸性官能基を有する構造として、下記式(9)及び表3で示される化合物C1〜C6を製造した。
表中、tBuはtert−ブチルを示す。
<化合物C1の合成>
化合物C1は、特開2014−222356号公報に記載の方法に則り合成した。具体的には、2,4−ジヒドロキシ安息香酸78.6部をメタノール400部に溶解させ、炭酸カリウム152部を加えて60℃に加熱した。この反応液に、4−(クロロメチル)スチレン87.9部をメタノール100部に溶解した液をゆっくりと滴下し、60℃で2.5時間反応した。反応液を室温まで冷却後、濾過、メタノール洗浄を行った。得られた析出物を塩酸でpH1に調整した水1000部に分散させ、濾過、水洗、80℃乾燥を行い、下記式(7)で示される化合物C1を得た。
<化合物C2〜C5の合成>
化合物C1の合成と同様に、特開2014−222356号公報に記載の合成法に則り、化合物C2〜C5を合成した。
<化合物C6の合成>
特開昭63−270060号公報に記載の方法に則り、下記式(10)で示される化合物C6を製造した。
<酸性官能基を有する樹脂(顔料分散剤)S1の製造>
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、トルエン60.0部を仕込み、窒素気流下で125℃で加熱還流した。
次に、以下の原料及び溶媒を混合し、単量体混合液を調製した。
・スチレン 100部
・化合物C1 8.62部
・メタクリル酸ステアリル 25.2部
・トルエン 60.0部
この単量体混合液に、さらに重合開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(75%炭化水素系溶媒希釈品)9.00部混合し、前記反応容器に30分間かけて滴下した。加熱還流下で反応させ、所望の分子量に到達した時点で室温まで冷却した。得られた重合体含有組成物をメタノール1400部、アセトン10部の混合液に、滴下投入し、樹脂組成物を析出させた。得られた樹脂組成物をろ過し、メタノール200部で2回洗浄して、減圧下、60℃で乾燥させ酸性官能基を有する樹脂S1を得た。
得られた酸性官能基を有する樹脂S1の疎水性パラメータHP1は0.78、重量平均分子量は32000、酸価は14.3mgKOH/gであった。
<酸性官能基を有する樹脂S2〜S17の製造>
表4に示す組成に従って、使用するモノマーの種類及び量を適宜変更したこと以外は、酸性官能基を有する樹脂S1の製造と同様の方法により、酸性官能基を有する樹脂S2〜S17を製造した。酸性官能基を有する樹脂S2〜S17について表4に示す。
表4中、STMAはメタクリル酸ステアリル(式(8)中、n=17)を示す。また酸性官能基を有する化合物のC7は下記式(11)、C8は下記式(12)の構造である。
<定着助剤1の製造>
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管、脱水管、減圧装置を備えた反応容器に、
セバシン酸97.1部、1,9−ノナンジオール83.3部を投入し、130℃に加熱した。エステル化触媒として、チタン(IV)イソプロポキシド0.7部を加え、160℃に昇温して所望の分子量に到達するまで縮重合を行い、定着助剤(結晶性ポリエステル)1を製造した。得られた定着助剤1の物性を表5に示す。
<定着助剤2、6、7、15の製造>
表5に示す組成に適宜変更したこと以外は定着助剤1の製造と同様にして、定着助剤2、6、7、15を得た。得られた定着助剤の物性を表5に示す。
なお、定着助剤(結晶性ポリエステル)1,2,6,7,15は、示差走査熱量測定(DSC)において明確な吸熱ピークを有していた。
<定着助剤3の製造>
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管、減圧装置を備えた反応容器に、キシレン100部を140℃で加熱還流した。これに、スチレン100部、2,2’−アゾビス(イソ酪酸メチル)6.00部を混合したものを3時間かけて滴下し、その後さらに3時間反応させた。反応後、減圧下160℃で、キシレン及び残存スチレンを留去しビニルポリマー(1)を得た。
次いで、撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管、脱水管、減圧装置を備えた反応容器に、以下の原料及び溶媒を混合し、150℃で4時間反応させた。
・ビニルポリマー(1) 90.0部
・1,8−オクタンジオール 92.5部
・チタン(IV)イソプロポキシド 0.43部
・キシレン 88.0部
その後、1,6−ヘキサンジカルボン酸101部を加えて160℃で所望の分子量に到達するまで縮重合を行い、定着助剤3を得た。得られた定着助剤3の物性を表6に示す。定着助剤3は、結晶性ポリエステル部位を含むブロックポリマーである。
<定着助剤5、8〜12の製造>
表6に示す組成に適宜変更したこと以外は定着助剤3の製造と同様にして、定着助剤5、8〜12を得た。得られた定着助剤の物性を表6に示す。
なお、定着助剤5,8〜12は、示差走査熱量測定(DSC)において明確な吸熱ピークを有していた。これらの定着助剤も、結晶性ポリエステル部位を含むブロックポリマーである。
<定着助剤4、13、14の製造>
定着助剤4、13、14として下記の表7に示すものを使用した。セバシン酸ジベヘニルは、セバシン酸とべへニルアルコールのジエステルである。ベヘン酸ベヘニルは、ベヘン酸とベヘニルアルコールのモノエステルである。ペンタエリスリトールテトラステアリレートは、ペンタエリスリトールとステアリン酸のテトラエステルである。
<樹脂P1の製造>
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器にキシレン200部を仕込んだ。スチレン75.0部とアクリル酸n−ブチル25.0部と重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの75%トルエン溶液10.0部を混合し、前記反応容器に撹拌しながら滴下した。65℃で加熱撹拌し、所望の分子量に達したところで反応液を冷却して反応を停止させた。反応液をメタノール中で固液分離して精製した後、減圧下40℃で乾燥させ、樹脂P1を得た。得られた樹脂P1のMnは14000、Mwは35000であった。
<樹脂P2の製造>
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、ビスフェノールAPO付加物100部、テレフタル酸21.7部、セバシン酸23.5部を添加して撹拌しながら温度130℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.52部を加え、温度200℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し樹脂P2を得た。得られた樹脂P2のMnは8000、Mwは27000であった。
<トナーの製造>
<トナー1の製造>
(マスターバッチ分散液1の調製)
・スチレン 216部
・塩基性処理顔料1 36.0部
・酸性官能基を有する樹脂S1 3.60部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業株式会社製)に導入し、半径2.5mmのジ
ルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調整した。
(トナー組成物溶解液1の調製)
・マスターバッチ分散液1 192部
・スチレン単量体 106部
・n−ブチルアクリレート単量体 89.3部
・炭化水素系ワックス 27.0部
(HNP−9日本精鑞社製)
・樹脂A 13.5部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価Av=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・定着助剤1 22.5部
上記材料を混合して65℃に加温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、3500rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液1を得た。
T.K.ホモミクサーを備えた2リットルの四つ口フラスコに、イオン交換水1000部と0.1モル/L−NaPO水溶液480部を投入し、T.K.ホモミクサーを10,000rpmに調整して60℃に加温した。その後、1.0モル/L−CaCl水溶液71.9部と10%塩酸3.90部とを徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水
系媒体を得た。
次に、トナー組成物溶解液1へ重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの75%トルエン溶液28.6部を溶解し、十分に混合したのち上記水系媒体へ投入した。これを、温度65℃、N2雰囲気下において、T.K.ホ
モミクサーにて10,000rpmで10分間撹拌して重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度75℃に昇温し、5時間重合を行った。その後、昇温速度1℃/min.で85℃に昇温し1時間反応させ重合反応を終了した。次いで、減圧下でトナー粒子の残存モノマーを留去し、水系媒体を冷却しトナー粒子の分散液を得た。
トナー粒子の分散液に塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。これを加圧濾過器にて、0.4Mpaの圧力下で固液分離を行い、トナーケーキを得た。次に、イオン交換水を加圧濾過器に満水になるまで加え、0.4Mpaの圧力で洗浄した。この洗浄操作を、三度繰り返したのち乾燥し、トナー粒子1を得た。
トナー粒子1:100部にヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体1.5部(数平均一次粒子径:10nm)を添加し、FMミキサ(日本コークス工業株
式会社製)で300秒間混合してトナー1を得た。トナー1の物性を表9に示す。
<トナー2〜32、57、58の製造>
トナー1の製造での組成を表8に示すように変更したこと以外は、同様の方法によりトナー2〜32、57、58を得た。トナー2〜32、57、58の物性を表9に示す。
表8中、S18としてDISPERBYK102(酸性基を有するコポリマー、酸価101mgKOH/g、BYK社製)を使用した。
表中、「定着助剤/樹脂総量(%)」は、結着樹脂と定着助剤の総量を基準とした、定着助剤の含有量を示す。「顔料分散剤/定着助剤(部)」は、定着助剤100質量部に対する顔料分散剤(酸性官能基を有する樹脂)の質量部を示す。以下も同様である。
<トナー33の製造>
(マスターバッチ分散液2の調製)
・メチルエチルケトン 144部
・塩基性処理顔料1 36.0部
・酸性官能基を有する樹脂S1 3.60部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液2を調整した。
(トナー組成物溶解液2の調製)
・マスターバッチ分散液2 96.4部
・メチルエチルケトン 59.4部
・樹脂P1 253部
・炭化水素系ワックス 15.8部
(HNP−9日本精鑞社製)
・樹脂A 9.45部
・定着助剤5 15.8部
上記材料を混合して75℃に加温し、T.K.ホモミクサーを用いて、5000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液2を得た。
T.K.ホモミクサーを備えた2リットルの四つ口フラスコに、イオン交換水1000部と0.1モル/L−NaPO水溶液480部を投入し、T.K.ホモミクサーを10,000rpmに調整して60℃に加温した。その後、1.0モル/L−CaCl水溶液71.9部と10%塩酸3.90部とを徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水
系媒体を得た。
次に、トナー組成物溶解液2を上記水系媒体へ投入した。これを、温度75℃、T.K.ホモミクサーにて13,000rpmで30分間撹拌しトナー組成物溶解液を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度85℃に昇温し、常圧下で5時間蒸留を行った。次いで減圧下で残存溶媒をさらに留去したのち、水系媒体を冷却してトナー粒子の分散液を得た。
トナー粒子の分散液に塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。これを加圧濾過器にて、0.4Mpaの圧力下で固液分離を行い、トナーケーキを得た。次に、イオン交換水を加圧濾過器に満水になるまで加え、0.4Mpaの圧力で洗浄した。この洗浄操作を、三度繰り返したのち乾燥し、トナー粒子33を得た。
トナー粒子33に、トナー粒子1と同様の条件で外添を行い、トナー33を得た。
<トナー34〜50、53〜56の製造>
トナー33の製造での組成を表10に示すように変更したこと以外は、同様の方法によりトナー34〜50、53〜56を得た。物性を表10に示す。
<トナー51の製造>
(マスターバッチ分散液3の調製)
・メチルエチルケトン 120部
・塩基性処理顔料1 30.0部
・酸性官能基を有する樹脂S1 3.00部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液3を調製した。
温度120℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝 製)に、樹脂P
2:115部を投入し、さらにマスターバッチ分散液3:143.7部を3回に分けて投入し混練することで溶媒を除去した。次いで、下記材料を投入し、混練を行った。
・樹脂P2 268部
・炭化水素系ワックス 18.8部
(HNP−9日本精鑞社製)
・樹脂A 14.1部
・定着助剤5 23.5部
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用いて分級を行い、トナー粒子51を得た。回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、分級ローター回転数を50.0s−1で分級を行った。
トナー粒子51に、トナー粒子1と同様の条件で外添を行い、トナー51を得た。トナー51の物性を表12に示す。
<トナー52の製造>
<着色剤粒子分散液1の調製>
・メチルエチルケトン 240部
・塩基性処理顔料1 60.0部
・酸性官能基を有する樹脂S1 6.00部
上記材料をアトライタに導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(180部)を用いて250rpm、25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液4を調製した。
イオン交換水250部に、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)3.00部を混合溶解した。そこへ上記マスターバッチ分散液4を滴下しながらホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)により、乳化分散を行い、全量加えた後さらに10分間分散した。この分散液を常温減圧下で、固形分量25%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、中心径200nm、固形分量25%の着色剤粒子分散液1を得た。
<樹脂粒子分散液1の製造例>
・メチルエチルケトン 200部
・樹脂P2 280部
・定着助剤1 15.0部
上記材料を、撹拌機を備えたリアクターに投入し、70℃で60分溶解、混合し樹脂溶液1とした。95℃に加熱したイオン交換水1200部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.60部、1N NaOH水溶液3.00部を溶解させ中和用水溶液を作製し
た。この中和用水溶液を樹脂溶液1のフラスコ中に投入し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス)で5分間乳化した。この分散液を60℃減圧下で、固形分量20%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、室温(25℃)の水にてフラスコを冷却した。これにより樹脂粒子のメジアン径が250nm、固形分量が20質量%の樹脂粒子分散液1を得た。
<離型剤粒子分散液1の製造例>
・アニオン性界面活性剤 0.80部
(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)
・イオン交換水 350部
・炭化水素系ワックス 40.0部
(HNP−9日本精鑞社製)
上記成分を混合し、120℃に加熱して、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径170nmの25質量%の離型剤粒子分散液1を得た。
<樹脂粒子分散液2の製造例>
・メチルエチルケトン 108部
・樹脂P2 54.0部
上記材料を、撹拌機を備えたリアクターに投入し、70℃で60分溶解、混合し樹脂溶液2とした。95℃に加熱したイオン交換水238部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.08部、1N NaOH水溶液を3.00部溶解させ中和用水溶液を作製した
。この中和用水溶液を樹脂溶液2のフラスコ中に投入し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス)で5分間乳化した。この分散液を60℃減圧下で、固形分量20%になるまで溶媒留去してから、超音波バスにより30分間分散し、室温(25℃)の水にてフラスコを冷却した。これにより樹脂粒子のメジアン径が250nm、固形分量が20質量%の樹脂粒子分散液2を得た。
(トナー粒子52の作製)
・樹脂粒子分散液1 1868部
・着色剤粒子分散液1 106部
・アニオン性界面活性剤 25.0部
(Dowfax2A1 20%水溶液)
・離型剤粒子分散液1 64.0部
まず、pHメーター、攪拌羽、温度計を具備した重合釜に、上記原料のうち、樹脂粒子分散液1、アニオン性界面活性剤、及びイオン交換水250部を入れ、130rpmで15分間攪拌しながら、界面活性剤を樹脂粒子分散液になじませた。これに着色剤粒子分散液1及び離型剤粒子分散液1を加え混合した後、この原料混合物に0.3モル/Lの硝酸水溶液を加えて、pHを4.8に調製した。ついで、ウルトラタラックスにより3000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液20.0部を滴下した。この凝集剤滴下の途中で、原料混合物の粘度が増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了したら、さらに回転数5000rpmに上げて5分間攪拌し、凝集剤と原料混合物を充分混合した。
ついで、上記原料混合物をマントルヒーターにて25℃に加温しながら500rpmで攪拌した。一次粒径が形成するのを確認した後、凝集粒子を成長させるために0.1℃/分で43℃まで昇温した。凝集粒子の成長を随時確認し、その凝集速度によって凝集温度や攪拌の回転数を変えた。
一方、凝集粒子被覆用として、樹脂粒子分散液2:60.0部に対し、イオン交換水60.0部、アニオン性界面活性剤(Dowfax2A120%水溶液)5.50部を加えて混合した。この混合液のpH3.8に調整し、被覆用樹脂粒子分散液とした。上記凝集工程で凝集粒子が5.2μmに成長したところで、該被覆用樹脂粒子分散液を加え、攪拌しながら20分間保持した。その後、被覆した凝集粒子の成長を停止させるために、1モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料混合物のpHを7.6に制御した。ついで、凝集粒子を融合させるために、pHを7.6に調整しながら昇温速度1℃/minで85℃まで昇温した。85℃に達してからは、融合を進めるためにpHを7.6又はそれ未満に調整し、光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、粒径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度10℃/分で急冷した。
得られた粒子を洗浄する目的で、15μmメッシュで一度篩分した。その後、固形分に対しておよそ10倍量のイオン交換水(30℃)を加え、20分攪拌した後、一旦濾過を行った。さらにろ紙上に残った固形分をスラリーに分散して、30℃のイオン交換水で4回繰り返し洗浄を行い、乾燥させ、トナー粒子52を得た。
トナー粒子52に、トナー粒子1と同様の条件で外添を行い、トナー52を得た。トナー52の物性を表12に示す。
<実施例1〜52及び比較例1〜6>
トナー1〜58について以下の評価を行った。
<着色力の評価>
市販のカラーレーザープリンタSatera LBP7700C(キヤノン(株)社製)用のカートリッジから中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー(150g)を充填した。
また、該カラーレーザープリンタの定着機を外して未定着画像を出力できるように変更し、画像濃度を調節可能にした。さらに、一色のカートリッジだけの装着でも作動するよ
う改造した。外した定着機は、定着機単体でも動作できるように改良し、さらにプロセススピードと温度を制御できるように外部定着機とした。
上記カートリッジをプリンターに装着し、転写材の上部に30mmの空白の後、横150mm×縦30mmの帯画像を作成した。さらに帯画像のトナー載り量が0.35mg/cmとなるように設定した。転写材は、A4サイズのGF−C081(キヤノン社製、81.4g/m)を用いた。
この帯画像を10枚出力し、カラーレーザープリンタLBP7700Cの外部定着機を用いて、プロセススピード240mm/sec、150℃で定着した。
得られた定着画像の画像濃度を測定して着色力を評価した。
なお、画像濃度の測定には「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて測定した。原稿濃度が0.00の白下地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定し、定着画像1枚に付き左部、中央部及び右部の3点ずつ測定し、定着画像10枚の算術平均値で評価した。評価基準は以下の通りであり、本発明ではC以上ならば本発明の効果が得られているものとする。結果を表13に示す。
A:画像濃度が1.40以上
B:画像濃度が1.35以上1.40未満
C:画像濃度が1.30以上1.35未満
D:画像濃度が1.25以上1.30未満
E:画像濃度が1.25未満
<低温定着性の評価>
市販のカラーレーザープリンター(HP Color LaserJet 3525dn、HP社製)用のカートリッジから中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー(150g)を充填した。
またこのカラーレーザープリンターの定着機を外して未定着画像を出力できるように改造した。外した定着機は、定着機単体でも動作できるように改良し、さらにプロセススピードと温度を制御できるように外部定着機とした。
上記カートリッジをプリンターに装着し、転写材の上部に30mmの空白の後、横150mm×縦20mmの帯画像を形成した。なお、帯画像のトナー載り量が0.90mg/cmとなるように設定し、転写材はA4サイズのCS−680(キヤノン社製、68g/m)を用いた。
常温常湿環境下(23℃、60%RH)、プロセススピードを240mm/sに設定し、上記未定着画像を100℃から160℃まで5℃ずつ変えて定着し、低温定着開始温度を測った。低温定着開始温度とは、低温オフセットが発生しない最低温度である。
評価基準は以下の通りであり、本発明ではB以上ならば本発明の効果が得られているものとする。結果を表13に示す。
A:低温定着開始温度が120℃以下
B:低温定着開始温度が125℃又は130℃
C:低温定着開始温度が135℃又は140℃
D:低温定着開始温度が145℃以上
<耐熱保存性の評価>
トナー5gを50mlの樹脂製カップに取り、温度50℃/湿度10%RH、温度55℃/湿度10%RHの2環境でそれぞれ72時間放置した。放置したトナーの凝集塊の有無を調べて評価した。評価基準は以下の通りであり、本発明ではC以上ならば本発明の効果が得られているものとする。結果を表13に示す。
A:凝集塊発生せず
B:軽微な凝集塊が発生するが、軽く指で押すと崩れる
C:凝集塊が発生するが、軽く指で押すと崩れる
D:凝集塊が発生し、指で押しても崩れない

Claims (20)

  1. 結着樹脂、顔料、酸性官能基を有する樹脂及び定着助剤を含むトナー粒子を含むトナーであって、
    該顔料は、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料であり、
    該結着樹脂と該定着助剤が下記式(1)を満たし、
    (TgA−TgB)≧5.0℃ 式(1)
    (式(1)中、TgAは前記結着樹脂の示差走査熱量分析におけるガラス転移温度(Tg)の値を示す。TgBは、前記結着樹脂と前記定着助剤とを9:1の質量比において混合した樹脂混合物の示差走査熱量分析におけるTgの値を示す。)
    該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該定着助剤の疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナー。
    |HP1−HP2|≦0.30 式(2)
    (式(2)中、
    HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
    HP2は、該定着助剤0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該定着助剤の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
  2. 前記酸性官能基がカルボキシ基又はスルホ基である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記酸性官能基を有する樹脂の酸価が、3.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記HP1が0.75以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
  5. 前記顔料のpKaが4.0以上7.0以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
    (pKaは、前記顔料10.0質量部、トルエン140.0質量部及びエタノール60.0質量部を混合した顔料分散液を調製し、0.1モル/L塩酸エタノール溶液で中和滴定することによって測定される塩基解離定数である。)
  6. 前記塩基性化合物に由来する構造を有する顔料は、塩基性部位を有する有機色素を含む顔料であり、
    該塩基性部位を有する有機色素が、下記式(3)で示される構造を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー。
    (式(3)中、Pは有機色素である。xは、1又は2である。yは1以上4以下の値である。R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はR及びRが結合して複素環を形成するのに必要な基を示す。)
  7. 前記Pが、フタロシアニン骨格又はキナクリドン骨格を有する有機色素である請求項6に記載のトナー。
  8. 前記塩基性化合物に由来する構造を有する顔料は、塩基性官能基を有する顔料であり、
    該塩基性官能基が、下記式(3−1)で示される基である請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー。
    (式(3−1)中、*は該顔料との結合部位を表し、zは1又は2である。R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はRとRが結合して複素環を形成するのに必要な基を示す。)
  9. 前記顔料の塩基価が、0.9mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 前記酸性官能基を有する樹脂は、下記式(4)で示される構造を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載のトナー。
    (式(4)中、R、及びRのいずれか一つは、カルボキシ基である。該カルボキシ基以外のR、R、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、アミノ基、炭素数1以上8以下のアルキル基又は炭素数1以上8以下のアルコキシ基を示す。Lは式(5)で表される連結基を示す。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
    (式(5)中、aは0又は1であり、bは0以上4以下の整数である。Xは、単結合又は−O−、−S−、若しくは−NR10−のいずれかで表される基である。R10は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基である。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
  11. 前記酸性官能基を有する樹脂が下記式(6)で示される構造を有する請求項1〜10のいずれか1項に記載のトナー。
    (式(6)中、R12、R13のいずれか一方はカルボキシ基であり、もう一方は水酸基である。R11、R14、及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、アミノ
    基、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基である。*は、酸性官能基を有する樹脂の主鎖骨格に結合する部位を示す。)
  12. 前記酸性官能基を有する樹脂の重量平均分子量が、10,000以上75,000以下である請求項1〜11のいずれか1項に記載のトナー。
  13. 前記酸性官能基を有する樹脂の含有量が、前記顔料100質量部に対して3.0質量部以上30.0質量部以下である請求項1〜12のいずれか1項に記載のトナー。
  14. 前記酸性官能基を有する樹脂の含有量が、前記定着助剤100質量部に対して、5.0質量部以上40.0質量部以下である請求項1〜13のいずれか1項に記載のトナー。
  15. 前記定着助剤の融点が、55℃以上100℃以下である請求項1〜14のいずれか1項に記載のトナー。
  16. 前記定着助剤が、結晶性ポリエステルである請求項1〜15のいずれか1項に記載のトナー。
  17. 前記結晶性ポリエステルの重量平均分子量が、10,000以上40,000以下である請求項16に記載のトナー。
  18. 前記定着助剤は1価又は2価以上のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び1価又は2価以上のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のうち少なくとも1つである請求項1〜15のいずれか1項に記載のトナー。
  19. 請求項1〜18のいずれか1項に記載のトナーの製造方法であって、前記製造方法が、下記(i)又は(ii)の工程:
    (i)前記結着樹脂を生成し得る重合性単量体、前記酸性官能基を有する樹脂、前記顔料及び前記定着助剤を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を重合してトナー粒子を製造する工程;
    (ii)有機溶媒中に前記結着樹脂、前記顔料、前記酸性官能基を有する樹脂及び前記定着助剤を含む有機溶媒分散液を水系媒体中で造粒し、トナー粒子を製造する工程;
    を有するトナーの製造方法。
  20. 結着樹脂、顔料、及び酸性官能基を有する樹脂を含むトナー粒子を含むトナーであって、
    該トナー粒子が、さらに、結晶性ポリエステル、及びワックスの少なくとも一方を含有し、
    該ワックスが、1価又は2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル化合物、及び1価又は2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステル化合物のいずれか一以上であり、
    該顔料は、塩基性化合物に由来する構造を有する顔料であり、
    該酸性官能基を有する樹脂の疎水性パラメータをHP1、該結晶性ポリエステル又は該ワックスの疎水性パラメータをHP2とした時に、HP1が0.60以上であり、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナー。
    |HP1−HP2|≦0.30 式(2)
    (式(2)中、
    HP1は、該酸性官能基を有する樹脂0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該酸性官能基を有する樹脂の析出点におけるヘプタン体積分率を示す。
    HP2は、該結晶性ポリエステル又は該ワックス0.01質量部、及びクロロホルム1.48質量部を含む溶液にヘプタンを添加した際の該結晶性ポリエステル又は該ワックスの析出点におけるヘプタン体積分率を示す。)
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