JP2018092154A - トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】長期使用下においてもトナーが劣化せず、高湿環境下においても安定した帯電性を維持できるトナーを提供することにある。【解決手段】非晶性ポリエステル樹脂、ワックスを含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、前記トナー粒子表面が被覆層を有し、前記被覆層は、特定のエステル部を有する一種または複数のオレフィン系共重合体を含有することを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンターに用いられるトナーに関する。
近年、電子写真方式のフルカラー複写機が広く普及し、印刷市場への適用も始まっている。印刷市場では、幅広いメディア(紙種)に対応しながら、高速、高画質、高生産性が要求されるようになってきている。
例えば、厚紙から薄紙へ紙種が変更されても、紙種に合わせてプロセススピードの変更や定着器の加熱設定温度を変えずに印刷を続ける、メディア等速性が求められている。メディア等速の観点から、トナーには低温から高温まで幅広い定着温度範囲で適正に定着を完了することが求められている。特に低温領域で定着させることは、電源入力時における定着ロール等の定着部材表面の定着可能温度までの待ち時間、いわゆるフォームアップタイムの短時間化、定着部材の長寿命化が可能等、大きなメリットがある。
特許文献1にて、従来のトナーをより低温で定着させる方法として、エチレン酢酸ビニル樹脂を用いることが提案されている。特許文献1にて提案されているトナーにおいては、スチレンアクリル樹脂を結着樹脂として用い、エチレン酢酸ビニル樹脂を含有させることで、高い光沢性と低温定着性を両立している。前記トナーは、シャープメルト性を有し定着性に優れるが、その一方で帯電安定性が不十分であるという問題があった。例えば、高温高湿環境下において、トナー表面に存在するスチレンアクリル樹脂は、その分子中に極性基を有するため吸湿しやすく、その吸湿状態によってはトナーの表面抵抗が低下することがある。その場合、トナー表面から電荷が放出されることでトナー帯電量が低下し、画像不良の原因となる可能性があった。
特許文献2にて、トナー表面を疎水化し帯電安定性を向上させるために、トナー粒子を構成する結着樹脂として、環式ポリオレフィン樹脂を用いることが提案されている。環式ポリオレフィン樹脂は、その分子中に極性基を有しないことにより、吸湿性が低く、良好な帯電安定性を示す利点がある。更に、環式ポリオレフィン樹脂は、透明性が高いことからカラー画像の形成に適する。また、モノマー種を選択することによって、ガラス転移温度の制御が容易である。このように、環式ポリオレフィン樹脂は種々の利点を有し、トナーの結着樹脂として有用であるが、その一方で紙との密着性が低いという問題がある。そのため、結着樹脂として環式ポリオレフィン樹脂を含むトナーによって形成される画像は紙に対する定着強度が低く、更に光沢性も低い。
この課題に対して、特許文献3にて、高い光沢性、高強度な定着画像を得るために、トナー粒子を構成する結着樹脂としてポリエステル樹脂などを使用することが有効であることに関する技術が提案されている。特許文献3では、環式ポリオレフィン樹脂を含有する被覆層と、ポリエステル樹脂等の合成樹脂を含有するトナー粒子とを含み、コア/シェル型構造を有するトナーが開示されている。前記トナーは、その表面が紙などへの定着性が乏しい環式ポリオレフィン樹脂によって被覆されているにも関わらず、高い光沢性と高強度な定着画像を実現したものである。しかし、ポリエステル樹脂と環式ポリオレフィン樹脂との親和性が低いため、長期使用下においては、トナー表面から環式ポリオレフィン樹脂層が剥離する可能性がある。その場合、環式ポリオレフィン樹脂とともにトナー表面の外添剤が脱離し、その結果、トナーの流動性が悪化し帯電量が低下することがある。更に、トナー表面に極性基を有する結着樹脂が露出することによって高湿度下で吸湿し、トナーが低抵抗化する場合がある。その結果、帯電量が低下する可能性がある。
特開2006−267248号公報 特開2000−147829号公報 特開2007−298869号公報
本発明の目的は、長期の使用によっても劣化し難く、高湿環境下においても安定した帯電性を維持し得るトナーを提供することにある。
本発明の一態様によれば、非晶性ポリエステル樹脂、ワックスを含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、
前記トナー粒子表面が被覆層を有し、前記被覆層は、少なくとも下記の式(1)で示される構造単位と、式(2)および/または式(3)で表される構造単位を有する樹脂群から選択される一種または複数のオレフィン系共重合体を含有し、前記オレフィン系共重合体に対する式(2)および(3)で表されるユニット比率の算術平均が3質量%以上35質量%以下であるトナーが提供される。
Figure 2018092154
(式中、R1はHまたはCH3であり、R2はHまたはCH3であり、R3はCH3、C25またはC37であり、R4はHまたはCH3であり、R5はCH3またはC25である。)
本発明によれば、具体的には、長期使用下においてもトナーが劣化せず、高湿環境下においても安定した帯電性を維持できるトナーを得ることができる。
本発明に用いられる熱球形化処理装置の図である。
以下、本発明の実施形態について述べる。
<トナー>
本発明の一態様に係るトナーは、非晶性ポリエステル樹脂、ワックスを含有するトナー粒子を有する。該トナー粒子は、その表面に被覆層を有し、前記被覆層は、少なくとも下記の式(1)で示される構造単位と、式(2)および/または式(3)で表される構造単位を有する樹脂群から選択される一種または複数のオレフィン系共重合体を含有し、前記オレフィン系共重合体に対する式(2)および(3)で表されるユニット比率の算術平均が3質量%以上35質量%以下である。
Figure 2018092154
(式中、R1はHまたはCH3であり、R2はHまたはCH3であり、R3はCH3、C25またはC37であり、R4はHまたはCH3であり、R5はCH3またはC25である。)
上記のようなトナーを用いることで、長期使用下においてもトナーが劣化せず、高湿環境下においても安定した帯電性を維持できるトナーを得ることに至った。
本発明において、上記課題を解決するに至った理由を以下のように考えている。
本発明のトナーは、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を使用し、トナー粒子表面が上記式(1)で示される構造単位と、上記式(2)および/または上記式(3)で表される構造単位を有する樹脂群から選択される一種または複数のオレフィン系共重合体を含有する被覆層を有している。
ここで、本発明において、「被覆層を有する」とは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたトナー粒子の断面観察において、以下の二つの項目を満足する場合である。
1)トナー粒子表面における被覆層の平均層厚が0.1μm以上1.0μm以下であること。
2)トナー粒子に対する被覆層による被覆率が90%以上であること。
該オレフィン系共重合体を含有する被覆層は、エステル部を有している。そのため、該エステル部と非晶性ポリエステル樹脂のエステル部とのπ−π相互作用が働き、オレフィン系共重合体とポリエステル樹脂とが密着することが推測される。その結果、機械的ストレスにさらされる状況においても、トナー粒子表面から該被覆層が剥離しにくくなり、帯電量の低下が発生しにくいと考えられる。
また該オレフィン系共重合体の極性が低いため、該被覆層は、吸湿性が低く帯電安定性に優れている。該被覆層の平均層厚が上記範囲を満たす場合、非晶性ポリエステルの極性の影響を受けにくい。そのため、トナー表面への吸湿量が低下し、高湿度環境下でのトナー帯電量の低下が発生しにくいと考えられる。
また、トナー粒子に対する被覆層による被覆率が上記範囲を満たす場合、非晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出割合が小さくなる。そのため、トナー表面への吸湿量が低下し、高湿度環境下でのトナー帯電量の低下が発生しにくいと考えられる。
なお、被覆層の平均層厚、及びトナー粒子に対する被覆層による被覆率の算出方法については、後述する。
上述により、長期使用下においてもトナーが劣化せず、高湿環境下においても安定した帯電性を維持できるトナーを得ることができる。
上記オレフィン系共重合体のトナー粒子表面への被覆は、外添法、乳化凝集法、メカノフュージョン法、流動床型、湿式コーティング法などの公知の方法に従って実施できる。
外添法の場合、混合装置を使用し、トナー粒子表面にオレフィン系共重合体粒子を静電吸着させた後、機械的衝撃にてトナー粒子表面を加圧し、オレフィン系共重合体の一部あるいは全量を溶融させて被覆層を形成するのが良い。混合装置としては、例えば、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)、メカノフュージョン装置などが挙げられる。
熱処理法の場合、トナー粒子表面にオレフィン系共重合体粒子を静電吸着させた後、熱処理によって、オレフィン系共重合体の一部あるいは全量を溶融させて被覆層を形成するのが良い。
流動床法の場合、トナー粒子の流動床を形成し、この流動床中にオレフィン系共重合体溶液又はオレフィン系共重合体粒子を噴霧塗布し、溶液に含まれる溶媒を乾燥させて被覆層を形成することによって製造される。流動床法を実施するには、例えば、粒子コーティング・造粒装置SFP(パウレック(株)製)などを利用できる。
湿式法の場合、環状ポリオレフィンの樹脂溶液中にトナー粒子を含浸させ、スクリューによって混合、撹拌、および乾燥を行うことによって被覆層を形成される。湿式法を実施するには、例えば、ナウタミキサなどを利用できる。また、シード法(乳化重合法)の場合、オレフィンモノマー溶液をトナー粒子分散液に添加し、該トナー粒子表面でオレフィンモノマーを重合させることによって、被覆層を形成することができる。また、乳化凝集法の場合、オレフィン系共重合体粒子分散液をトナー粒子分散液に添加し、該樹脂粒子をトナー粒子表面に付着させることによって、被覆層を形成することができる。得られたトナーは、濾過、純水による洗浄、真空乾燥などの一般的な単離精製方法によって反応系から容易に単離できる。
本発明トナーは、トナー粒子表面がオレフィン系共重合体により被覆された後、熱処理する工程を経て製造されることが好ましい。その理由は以下のように考えている。オレフィン系共重合体により被覆されたトナーを熱処理すると、オレフィン系共重合体と非晶性ポリエステル樹脂それぞれのエステル部が配向し、π−π相互作用がより顕著に働くと考えられる。オレフィン系共重合体と非晶性ポリエステル樹脂とが引き合うため、機械的ストレスにさらされる状況においてもトナー表面からオレフィン系共重合体の脱離が起こりにくいと推測される。その結果、外添剤の脱離が発生せず、トナーの流動性が維持されることにより、帯電量の低下が起こりにくい。また、非晶性ポリエステル樹脂がトナー表面に存在しない状態を保つことができるため、非晶性ポリエステルの水分吸着状態に起因した抵抗特性の変化が小さく、長期使用下においても帯電量変動が発生せず、画像不良を起こしにくいと考えている。
本発明に用いられる非晶性樹脂(結着樹脂)は、ポリエステル樹脂を主成分とする。
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられるモノマーとしては、多価アルコール(2価もしくは3価以上のアルコール)と、多価カルボン酸(2価もしくは3価以上のカルボン酸)、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとが用いられる。ここで、分岐ポリマーを作成する場合には、結着樹脂の分子内において部分架橋することが有効であり、そのためには、3価以上の多官能化合物を使用することが好ましい。従って、ポリエステルユニットの原料モノマーとして、3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル、及び/又は3価以上のアルコールを含むことが好ましい。
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられる多価アルコールモノマーとしては、以下の多価アルコールモノマーを使用することができる。
2価のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、また式(A)で表わされるビスフェノール及びその誘導体;
Figure 2018092154
(式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x及びyはそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は0以上10以下である。)
式(B)で示されるジオール類;
Figure 2018092154
が挙げられる。
3価以上のアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。これらのうち、好ましくはグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが用いられる。これらの2価のアルコール及び3価以上のアルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられる多価カルボン酸モノマーとしては、以下の多価カルボン酸モノマーを使用することができる。
2価のカルボン酸成分としては、例えば、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、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、特に1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、すなわちトリメリット酸又はその誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの2価のカルボン酸等及び3価以上のカルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂を主成分とするならば他の樹脂成分を含有するハイブリッド樹脂であっても良い。例えば、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂とのハイブリッド樹脂が挙げられる。ハイブリッド樹脂のような、ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニットとポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、ビニル系樹脂やビニル系共重合ユニット及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応を行う方法が好ましい。
例えば、ポリエステル樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル系共重合体と反応し得るものとしては、例えば、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。ビニル系共重合体成分を構成するモノマーのうちポリエステル樹脂成分と反応し得るものとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
また、本発明では結着樹脂として、ポリエステル樹脂を主成分とするならば、上記のビニル系樹脂以外にも、従来から結着樹脂として知られている種々の樹脂化合物を併用することができる。このような樹脂化合物としては、例えばフェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。
また、本発明の結着樹脂の酸価は15mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。さらに、本発明の結着樹脂の水酸基価は2mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが、低温定着性と保存性の観点から好ましい。
また、本発明の結着樹脂は、低分子量の結着樹脂Bと高分子量の結着樹脂Aを混ぜ合わせて使用しても良い。高分子量の結着樹脂Aと低分子量の結着樹脂Bの含有比率(A/B)は質量基準で10/90以上60/40以下であることが、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から好ましい。
高分子量の結着樹脂Aのピーク分子量は10000以上20000以下であることが、耐ホットオフセット性の観点から好ましい。また、高分子量の結着樹脂の酸価は15mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。
低分子量の結着樹脂Bの数平均分子量は1500以上3500以下であることが、低温定着性の観点から好ましい。また、低分子量の結着樹脂の酸価は10mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。
本発明において、オレフィン系共重合体は、例えば、上記式(1)および式(2)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R2がH、R3がCH3であるエチレン−酢酸ビニル共重合体、上記式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がH、R5がCH3であるエチレン−アクリル酸メチル共重合体、上記式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がH、R5がC25であるエチレン−アクリル酸エチル共重合体、上記式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がCH3、R5がCH3であるエチレン−メタアクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
前記オレフィン系共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体が、エステル基濃度が低い場合でも融点が低いため、低温定着性と帯電保持性の両立が容易である観点から好ましく、エチレン−アクリル酸エチルまたはエチレン−アクリル酸メチル共重合体またはエチレン−メタクリル酸メチル共重合体のようなアクリル酸エステル共重合体が、高い化学的安定性のために高温高湿下における保管性が高い観点から好ましい。
前記結着樹脂中に前記オレフィン系共重合体は1種または複数含有されてもよい。
前記オレフィン系共重合体の質量の総和をW、上記式(1)、式(2)および式(3)で示されるユニットの質量をそれぞれl、m、nとしたとき、結着樹脂中に含有される前記オレフィン系共重合体の(l+m+n)/Wの加重平均値は0.80以上であることが低温定着性や電荷保持性の観点から好ましく、0.95以上であることがより好ましい。ここで、(l+m+n)/Wの加重平均値とは、結着樹脂中に複数の前記オレフィン系共重合体を含有する場合は、各オレフィン系共重合体の(l+m+n)/Wと、オレフィン系共重合体の総量に対する各オレフィン系共重合体の成分比の加重平均である。結着樹脂中に1種の前記オレフィン系共重合体を含有する場合は、その(l+m+n)/Wそのものが適用される。
上記式(1)、式(2)および式(3)で示されるユニット以外で、前記オレフィン系共重合体中に含まれてもよいユニットの例としては、例えば、式(4)で示されるユニットや、式(5)で示されるユニット等が挙げられ、これらは前記オレフィン系エステル基含有共重合体を製造する共重合反応の際に相当するモノマーを添加したり、前記オレフィン系エステル基含有共重合体を高分子反応により変性させること等で導入することができる。
Figure 2018092154
前記オレフィン系共重合体は、トナー粒子100質量部に対して、1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。
前記オレフィン系共重合体の式(2)および(3)で表わされるユニットの比率の算術平均は、3質量%以上35質量%以下である必要があり、5質量%以上20質量%以下が好ましい。前記オレフィン系共重合体の式(2)および(3)で表わされるユニットの比率の算術平均が35質量%以下であることでトナーとしての帯電保持性が良化し、20質量%以下でさらに良化する。一方、前記オレフィン系共重合体の式(2)および(3)で表わされるユニットの比率の算術平均が3質量%以上であることで紙への密着性が良化し、低温定着性が良好になり、5質量%以上でさらに良化する。
前記オレフィン系共重合体の分子量は、重量平均分子量50000以上であることが好ましく、100000以上がより好ましい。また、前記オレフィン系共重合体の分子量は500000以下であることが画像の光沢性の観点から好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて結晶性ポリエステルを含有させることもできる。本発明に用いられる結晶性ポリエステルは、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸を縮重合して得られる。
結晶性ポリエステルを使用することにより、トナーの低温定着性が良化する理由は、結着樹脂と結晶性ポリエステルが相溶し、結着樹脂の分子鎖の間隔を広げ、分子間力を弱めるためであると考えている。このため、ガラス転移温度(Tg)が大幅に低下し、溶融粘度を低い状態にすることができる。よって、結着樹脂と結晶性ポリエステルとの相溶性を高めることにより、低温定着性は良化していくものと考えられる。
結着樹脂と結晶性ポリエステルとの相溶性を高めるためには、結晶性ポリエステルを構成するモノマーの脂肪族ジオール及び/または脂肪族ジカルボン酸の炭素数を短くし、エステル基濃度を高め、極性を高めていくことが好ましい。
一方で、Tgが大幅に低下したトナーについては、機械的ストレス下や高温高湿環境下においても、結晶性ポリエステルのトナー表面への染み出しを抑制する必要がある。そのような環境にトナーがさらされた場合に、相溶していたトナー中の結晶性ポリエステルを再結晶化させ、トナーのTgを結着樹脂のTgまで戻す必要がある。ここで、結晶性ポリエステルのエステル基濃度が高く、結着樹脂と結晶性ポリエステルの相溶性があまりにも高いと、結晶性ポリエステルを再結晶化させることが難しくなり、トナー表面への染み出しが悪化することでフィルミング等の部材汚染が進行する。以上のことから、低温定着性と染み出し性を両立できる結晶性ポリエステルのモノマー構成として、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールと、炭素数6以上12以下の脂肪族ジカルボン酸を用いる。
本発明で用いられる結晶性ポリエステルの含有量が、前記非晶性ポリエステル樹脂100質量部に対し、1質量部以上15質量部以下である。結晶性ポリエステルの含有量が1質量部以上であると、低温定着性が向上する。また、含有量が15質量部以下であれば、トナー中に結晶性ポリエステルが微分散でき、低温定着性も保たれる。
<ワックス>
本発明のトナーに用いられるワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸の如き脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
これらのワックスの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性を向上させるという観点で、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス、もしくはカルナバワックスの如き脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。本発明においては、耐ホットオフセット性がより向上する点で、炭化水素系ワックスがより好ましい。
本発明では、ワックスは、結着樹脂100質量部あたり1質量部以上20質量部以下で使用されることが好ましい。
また、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時の吸熱曲線において、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度としては45℃以上140℃以下であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が上記範囲内であるとトナーの保存性と耐ホットオフセット性を両立できるため好ましい。
<着色剤>
トナーに含有できる着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1の如き油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28の如き塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下で使用されることが好ましい。
<荷電制御剤>
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、前記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、イミダゾール化合物が挙げられる。荷電制御剤はトナー粒子に対して内添しても良いし外添しても良い。荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。
<無機微粒子>
本発明のトナーには、必要に応じて無機微粒子を含有させることもできる。無機微粒子は、トナー粒子に内添しても良いし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムの如き無機微粉体が好ましい。無機微粉体は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物の如き疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性向上のための外添剤としては、比表面積が50m2/g以上400m2/g以下の無機微粉体が好ましく、耐久性安定化のためには、比表面積が10m2/g以上50m2/g以下の無機微粉体であることが好ましい。流動性向上や耐久性安定化を両立させるためには、比表面積が上記範囲の無機微粉体を併用してもよい。
外添剤は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下で使用されることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いることができる。
<現像剤>
本発明のトナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることが、また長期にわたり安定した画像が得られるという点で好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
本発明のトナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際のキャリア混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上15質量%以下、好ましくは4質量%以上13質量%以下にすると通常良好な結果が得られる。
<製造方法>
本発明のトナーの製造方法は、溶融混練法、乳化凝集法、溶解懸濁法など従来公知のトナー製造方法であれば特に限定されないが、原材料の分散性の観点から溶融混練法が好ましい。
本発明のトナーの製造方法が溶融混練工程を経て製造されることで、ワックスや結晶性ポリエステルの分散性が向上する。これは、溶融混練法で製造されたトナーは、混練時の熱とシェアによってトナーの原材料がしっかりと混合されるため、トナーとなった時にトナー中のワックスや結晶性ポリエステルの分散性が向上すると推測される。その結果、トナー中のワックスが微分散し、耐ホットオフセット性が向上する。また、機械的ストレス環境下や高温高湿環境下によるワックスや結晶性ポリエステルのトナー表面への染み出しが抑制され、耐久性に優れる。
製造方法の例を挙げて説明する。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、ポリエステル樹脂、ワックス、着色剤等の他の成分を、所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中に他原材料等を分散させる。溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。更に、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。
他の製造方法として乳化凝集法について説明する。
乳化凝集法とは、目的の粒子径に対して、十分に小さい樹脂微粒子を前もって準備し、その樹脂微粒子を水系媒体中で凝集することによりコア粒子を製造する製造方法である。乳化凝集法では、樹脂微粒子の乳化工程、凝集工程、融合工程、冷却工程、洗浄工程を経てトナー粒子が製造される。また必要に応じて、冷却工程後にシェル化工程を加え、コアシェルトナーにすることもできる。
<樹脂微粒子の乳化工程>
ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂微粒子は公知の方法で調製できる。例えば、前記樹脂を有機溶剤に溶かして水系媒体に添加し、界面活性剤や高分子電解質と共にホモジナイザーなどの分散機により水系媒体に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂粒子分散液を作製することができる。溶解させるために使用する有機溶剤としては、前記樹脂を溶解させるものであればどのようなものでも使用可能であるが、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、クロロホルムなどが溶解性の観点から好ましい。
また、水系媒体中に前記樹脂と界面活性剤、塩基等を加え、クレアミックス、ホモミキサー、ホモジナイザーなどの高速剪断力をかける分散機により実質的に有機溶媒を含まない水系媒体で乳化分散することが環境負荷の点からこの好ましい。特に、沸点が100℃以下の有機溶剤の含有量が、100μg/g以下であることが好ましい。上記の範囲外の場合、トナーを製造する際、有機溶剤を除去、回収する工程が新たに必要になり、廃水処理対策に負荷がかかる。なお水系媒体中の有機溶剤含有量はガスクロマトグラフィー(GC)を用いて測定することができる。
乳化時に使用する界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。当該界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は0.05μm以上1.0μm以下が好ましく、0.05μm以上0.4μm以下がより好ましい。1.0μm超ではトナー粒子として適切な体積基準のメジアン径である4.0μm以上7.0μm以下のトナー粒子を得ることが困難になる。なお体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA−EX150:日機装社製)を使用することで測定可能である。
<凝集工程>
凝集工程とは、上述の樹脂微粒子、色材微粒子、離型剤微粒子を必要量に応じて混合し混合液を調製し、ついで、調製された混合液中に含まれる粒子を凝集し、凝集体を形成させる工程である。当該凝集体を形成させる方法としては、例えば凝集剤を上記混合液中に添加・混合し、温度、機械的動力等を適宜加える方法が好適に例示できる。
上記凝集剤としては、例えば、ナトリウム、カリウム等の1価の金属の金属塩;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属の金属塩;鉄、アルミニウム等の3価の金属の金属塩があげられる。
前記凝集剤の添加・混合は、混合液中に含まれる樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以下の温度で行うことが好ましい。この温度条件下で上記混合を行うと、凝集が安定した状態で進行する。上記混合は、公知の混合装置、ホモジナイザー、ミキサー等を用いて行うことができる。
ここで形成される凝集体の重量平均粒径としては、特に制限はないが、通常、得ようとするトナー粒子の重量平均粒径と同じ程度になるよう4.0μm以上7.0μm以下に制御するとよい。制御は、例えば、上記凝集剤等の添加・混合時の温度と上記撹拌混合の条件を適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。なお、トナー粒子の粒度分布はコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター社製)にて測定できる。
<融合工程>
融合工程とは、上記凝集体を、樹脂のガラス転移点(Tg)以上に加熱し融合することで、凝集体表面を平滑化させた粒子を製造する工程である。一次融合工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、キレート剤、pH調整剤、界面活性剤等を適宜投入することができる。
キレート剤の例としては、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びそのNa塩等のアルカリ金属塩、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、クエン酸カリウム及びクエン酸ナトリウム、ニトロトリアセテート(NTA)塩、COOH及びOHの両方の官能性を含む多くの水溶性ポリマー類(高分子電解質)が挙げられる。
上記加熱の温度としては、凝集体に含まれる樹脂のガラス転移温度(Tg)から、樹脂が熱分解する温度の間であればよい。加熱・融合の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、加熱・融合の時間は、加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には10分乃至10時間である。
<冷却工程>
冷却工程とは、上記粒子を含む水系媒体の温度を、コア用樹脂のガラス転移点(Tg)より低い温度まで冷却する工程である。冷却をTgより低い温度まで行わないと、粗大粒子が発生してしまう。具体的な冷却速度は0.1℃/分以上50℃/分以下である。
<被覆工程>
また本発明では、下記の洗浄乾燥工程の前に被覆工程を入れる。被覆工程はこれまでの工程で作製した粒子に、樹脂微粒子を新たに添加し付着させて、被覆させる工程である。
本発明のトナーは、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂を使用し、トナー粒子表面が上記式(1)で示される構造単位と、上記式(2)および/または上記式(3)で表される構造単位を有する樹脂群から選択される一種または複数のオレフィン系共重合体を含有する被覆層を有している。
該オレフィン系共重合体を含有する被覆層は、エステル部を有している。そのため、該エステル部と非晶性ポリエステル樹脂のエステル部とのπ‐π相互作用が働き、オレフィン系共重合体とポリエステル樹脂とが密着することが推測される。その結果、機械的ストレスにさらされる状況においても、トナー粒子表面から該被覆層が剥離しにくくなり、帯電量の低下が発生しにくいと考えられる。
また該オレフィン系共重合体の極性が低いため、該被覆層は、吸湿性が低く帯電安定性に優れている。
<洗浄乾燥工程>
上記工程を経て作製した粒子を、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムでpHを調整されたイオン交換水で洗浄ろ過を行い、続いて、イオン交換水で洗浄、ろ過を複数回行う。その後、乾燥し、乳化凝集トナー粒子を得ることができる。
また、本発明では、必要に応じ、上記の製法により得られたトナー粒子表面に無機微粉体や樹脂粒子などの添加剤を加えて混合分散させ、その分散させた状態で熱風による表面処理により添加剤をトナー粒子表面に固着させる熱処理工程を行うことが好ましい。
例えば、図1で表される表面処理装置を用いて熱風により表面処理を行い、必要に応じて分級をすることによりトナーを得ることができる。
原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2により調整された圧縮気体によって、原料供給手段の鉛直線上に設置された導入管3に導かれる。導入管を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
このとき、処理室に供給された混合物は、処理室内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段9によって、その流れが規制される。このため処理室に供給された混合物は、処理室内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。
供給された混合物を熱処理するための熱は、熱供給手段7から供給され、分配部材12で分配され、熱風を旋回させるための旋回部材13により、処理室内に熱風を螺旋状に旋回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材13が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。処理室内に供給される熱風は、熱風供給手段7の出口部における温度が100℃以上300℃以下であることが好ましく、130℃以上170℃以下であることがより好ましい。熱風供給手段の出口部における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、トナー粒子を均一に球形化処理することが可能となる。熱風は熱風供給手段出口11から供給される。
更に熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8から供給される冷風によって冷却される。冷風供給手段8から供給される温度は−20℃乃至30℃であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な球形化処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m3以上15.0g/m3以下であることが好ましい。
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室の下端にある回収手段10によって回収される。なお、回収手段の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。
また、粉体粒子供給口14は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられており、表面処理装置の回収手段10は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段8から供給される冷風は、装置外周部から処理室内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体供給口から供給される熱処理前トナー粒子の旋回方向、冷風供給手段から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、熱処理前トナー粒子に強力な遠心力がかかり、熱処理前トナー粒子の分散性が更に向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃った熱処理トナー粒子を得ることができる。
その後、必要に応じ選択された無機微粉体や樹脂粒子などの外部添加剤を加えて混合他の無機微粒子を外添し、流動性付与、帯電安定性を向上させてもよい。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、本発明に関わる各物性の測定方法について記載する。
トナー及び原材料の各種物性の測定法について以下に説明する。
<樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定>
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(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、樹脂約5mg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30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。一度180℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃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、温度30乃至100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度(Tg)とする。さらに、温度60乃至90℃の範囲における温度―吸熱量曲線の最大吸熱ピークの面積から求められる熱量を吸熱量とする。
<ワックス、結晶性ポリエステルのDSC吸熱量(ΔH)の測定>
本発明におけるワックス、結晶性ポリエステルの最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)は、DSC Q2000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
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、試料約5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、一回測定を行う。リファレンスとしてはアルミニウム製の空パンを用いる。
トナーを試料とする場合において、最大吸熱ピーク(結着樹脂由来の最大吸熱ピーク)がワックス及び結晶性ポリエステル以外の樹脂の吸熱ピークと重なっていない場合には、得られた最大吸熱ピークの吸熱量をそのままワックス及び結晶性ポリエステルに由来する最大吸熱ピークの吸熱量として扱う。一方、トナーを試料とする場合において、ワックス及び結着樹脂以外の樹脂の吸熱ピークが結着樹脂の最大吸熱ピークと重なっている場合は、ワックス及び結着樹脂以外の樹脂に由来する吸熱量を、得られた最大吸熱ピークの吸熱量から差し引く必要がある。
なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことを意味する。また、最大吸熱ピークの吸熱量(ΔH)はピークの面積から装置付属の解析ソフトを用いて計算により求める。
<GPCによる重量平均分子量の測定>
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント値との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては例えば、東ソー社製あるいは昭和電工社製の分子量が102〜107程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器はRI(屈折率)検出器を用いる。尚、カラムとしては市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合せや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSKgurd columnの組み合せを挙げることができる。
また、試料は以下のようにして作製する。
試料をTHF中に入れ、25℃で数時間放置した後、十分振とうし、THFとよく混ぜ(試料の合一体が無くなるまで)、更に12時間以上静置する。その時THF中への放置時間が24時間となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2μm以上0.5μm以下、例えばマイショリディスクH−25−2(東ソー社製)など使用できる。)を通過させたものをGPCの試料とする。また、試料濃度は、樹脂成分が0.5mg/ml以上5.0mg/ml以下となるように調製する。
<トナー粒子の重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による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)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、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を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、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)である。
<樹脂の構造(NMR)>
トナーに含まれる樹脂(オレフィン系共重合体、結晶性ポリエステルなど)の構造は、核磁気共鳴分光分析(1H−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、試料の構造などを決定する。
<透過型電子顕微鏡を用いた被覆層の確認方法>
透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、トナー粒子の表面に被覆層が存在するか否かを確認することできる。
トナーを四酸化ルテニウムで染色することによって、オレフィン系共重合体が明瞭なコントラストとして得られる。オレフィン系共重合体はカルボニル基を有する非晶性樹脂よりも、強く染色される。これは、四酸化ルテニウムとオレフィン系共重合体中のポリオレフィン部とが相互作用することによって、オレフィン系共重合体への染色材料の染み込みがトナー粒子内部の有機成分よりも強くなるためと考えられる。
染色の強弱によって、ルテニウム原子の量が異なるため、強く染色される部分は、これらの原子が多く存在し、電子線が透過せずに、観察像上では黒くなり、弱く染色される部分は、電子線が透過されやすく、観察像上では白くなる。ゆえに非結性ポリエステルとオレフィン系共重合体とを区別することができ、トナー粒子表面に被覆層が存在するか否かを検証することができる。
具体的手順は以下の通りである。
オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施し、光硬化性樹脂D800(日本電子社)で包埋した。その後、超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度1mm/sで膜厚60nmのトナー断面を作製した。
得られた断面を、真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス 500Pa雰囲気で15分間染色し、TEM(JEOL社、JEM2800)を用いてSTEM観察を行った。
STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelで取得した。得られた画像については、画像処理ソフト「Image−Pro Plus (Media Cybernetics社製)」にて2値化(閾値120/255段階)を行った。
また、該STEM観察により得られたトナー断面画像において、トナー1000粒子に対して、下記式に従い、トナー粒子に対する被覆層による被覆率を算出し、その算術平均値をとった。
被覆層による被覆率(%)=(層厚0.1μm以上の被覆層とトナー粒子との界面の長さ)/(トナー粒子の円周の長さ)×100
さらに、該STEM観察により得られたトナー断面画像から、被覆層の層厚を測定した。層厚とは、トナー粒子表面からトナー表面までの被覆層の厚みのことである。トナー100粒子において、各トナー断面の被覆層の厚みを任意に10点測定し、その算術平均値を被覆層の平均層厚とした。
このようにして、TEMから得られたトナー断面画像により、トナー粒子の表面に被覆層が存在するか否かを確認することできる。
また、結晶性ポリエステルは、ポリオレフィン部を有さないためオレフィン系共重合体よりも弱く染色される。ゆえに、トナー中に結晶性ポリエステルが含まれる場合は、コントラストの差によって、結晶性ポリエステルとオレフィン系共重合体とは区別することが可能である。
以下の実施例において、部数は質量部基準である。
<非晶性ポリエステル樹脂Lの製造例>
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:76.9部(0.167モル)
・テレフタル酸:24.1部(0.145モル)
・チタンテトラブトキシド:0.5部
上記材料をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた(第1反応工程)。
・無水トリメリット酸:3部
(0.01モル;多価カルボン酸総モル数に対して4.0mol%)
・tert−ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度180℃に維持したまま、1時間反応させ、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が90℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め(第2反応工程)、低分子量非晶性ポリエステル樹脂(L)を得た。
この非晶性ポリエステル樹脂(L)の酸価は10mgKOH/gであり、水酸基価は65mgKOH/gであった。また、GPCによる分子量は、重量平均分子量(Mw)8,000、数平均分子量(Mn)3,500、ピーク分子量(Mp)5,700、軟化点は90℃であった。
<非晶性ポリエステル樹脂(H)の製造例>
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:72.3部
(0.20モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸:18.3部
(0.11モル;多価カルボン酸総モル数に対して65.0mol%)
・フマル酸:2.9部
(0.03モル;多価カルボン酸総モル数に対して15.0mol%)
・2−エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒):0.5部
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、180まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・無水トリメリット酸:6.5部
(0.03モル;多価カルボン酸総モル数に対して20.0mol%)
・tert−ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度160℃に維持したまま、15時間反応させ、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が130℃に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め(第2反応工程)、高分子量非晶性ポリエステル樹脂(H)を得た。
この非晶性ポリエステル樹脂(H)の酸価は15mgKOH/gであり、水酸基価は7mgKOH/gである。また、GPCによる分子量は、重量平均分子量(Mw)200,000、数平均分子量(Mn)5,000、ピーク分子量(Mp)10,000、軟化点は130℃であった。
<非晶性ポリスチレン樹脂の製造例>
オートクレーブにキシレン50部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で185℃まで昇温した。スチレン95部、n−ブチルアクリレート5部、ジ−t−ブチルパーオキサイド5部、およびキシレン20部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間連続的に滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完了させ、溶媒を除去し、非晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は3500で、軟化点(Tm)は96℃、ガラス転移温度(Tg)は58℃であった。
<オレフィン系共重合体1の製造例>
室温下、オートクレーブ器内をエチレンで置換した後、メタノール120部と2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)1.0部とを加えた。次いで、エチレンを導入して数回加圧し(5.0×106Pa)、溶液をエチレンで飽和させた。
圧力を3.0×105Pa(ゲージ圧)に設定した後、酢酸ビニル100部を加え、本混合物を70℃で1時間撹拌した。このとき、エチレンをさらに計量導入することによって、エチレンの圧力を5.0×106Paに保持し、反応物を得た。
得られた反応物をメタノール1000部に徐々に滴下した後、100℃で30分撹拌し、次いで沈殿物を濾別した。濾過ケーキをメタノールで数回洗浄し、ポリマーを得た。
得られたポリマーを濾別し、0.2×105Paの圧力及び50℃の温度にて24時間乾燥した後、オレフィン系共重合体を得た。
得られたオレフィン系共重合体10部をトルエン30部に溶解した溶液を調製した。並行して、ノニオン界面活性剤0.5部をイオン交換水50部に溶解した溶液を調製した。室温中、調製した界面活性剤の水溶液に対し、プライミクス(株)製T.K.ホモミキサーにて撹拌しながら、ポリオレフィン樹脂のトルエン溶液を滴下した。その後、室温にて1時間継続撹拌し、乳化液とした。
室温中、得られた乳化液をメタノール300部に徐々に滴下し、スリーワンモーター(プロペラ翼)を用いて20分間撹拌した。
析出した樹脂粒子を濾別し、イオン交換水50部で5回洗浄した。得られた樹脂粒子を0.2×105Paの圧力及び50℃の温度にて24時間乾燥した後、オレフィン系共重合体1(エチレン−酢酸ビニル共重合体)を得た。オレフィン系共重合体1の物性などを表1に示す。
<オレフィン系共重合体2〜10の製造例>
オレフィン系共重合体2〜10の製造例において、R1〜R5並びに物性が表1となるように適宜条件を変更した以外は、オレフィン系共重合体1の製造例と同様の操作を行い、オレフィン系共重合体2〜10を得た。オレフィン系共重合体2〜10の物性などを表1に示す。
Figure 2018092154
<オレフィン系共重合体11の製造例>
室温下、オートクレーブをエチレンで置換した後、ノルボルネン100部とトルエン120部とを加えた。次いで、さらにエチレンを導入して数回加圧し(3.0×105Pa)、溶液をエチレンで飽和させた。
圧力を3.0×105Pa(ゲージ圧)に設定した後、メチルアルミノキサン0.1部をトルエン1.0部に溶解したトルエン溶液を反応器中に滴下し、本混合物を70℃で15分撹拌した。
並行して、室温下、二口フラスコを窒素で置換した後、トルエン1.0部にメチルアルミノキサン0.1部を加え溶解した。得られたトルエン溶液に二塩化イソプロピレン(1−インデニル)シクロペンタジエニルジルコニウム0.3部を加え、30分間放置し予備活性化させた。予備活性化させた錯体溶液を上述のノルボルネン反応液中に滴下した。
得られた混合物を70℃で1時間撹拌し、このときエチレンをさらに計量導入することによって、エチレンの圧力を3.0×105Paに保持し、反応物を得た。
得られた反応物をアセトン1000部に徐々に滴下した後、10分間撹拌し、次いで沈殿物を濾別した。濾過ケーキを、10%濃度の塩酸とアセトンで交互に数回洗浄した後、中性になるまでケーキをイオン交換水で洗浄し、ポリマーを得た。
得られたポリマーを濾別し、0.2×105Paの圧力及び80℃の温度にて20時間乾燥した後、オレフィン系共重合体を得た。
得られたオレフィン系共重合体 10部をトルエン30部に溶解した溶液を調製した。並行して、ノニオン界面活性剤0.4部をイオン交換水40部に溶解した溶液を調製した。室温中、調製した界面活性剤の水溶液に対し、プライミクス(株)製T.K.ホモミキサーにて撹拌しながら、オレフィン系共重合体のトルエン溶液を滴下した。その後、室温にて1時間継続撹拌し、乳化液とした。
室温中、得られた乳化液をメタノール300部に徐々に滴下し、スリーワンモーター(プロペラ翼)を用いて20分間撹拌した。
析出した樹脂粒子を濾別し、イオン交換水30部で4回洗浄した。得られた樹脂粒子を0.2×105Paの圧力及び80℃の温度にて20時間乾燥した後、オレフィン系共重合体11(重量平均径:100nm)を得た。
<結晶性ポリエステル1の製造例>
・1,6−ヘキサンジオール:
34.5部(0.29モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・ドデカン二酸:
65.5部(0.29モル;多価カルボン酸総モル数に対して100.0mol%)
・2−エチルヘキサン酸錫:0.5部
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。フラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、3時間反応させた。
次に、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、4時間反応させた。
その後、再び反応槽内を5kPa以下へ減圧して200℃で3時間反応させることにより、結晶性ポリエステル1を得た。
<結晶性ポリエステル2〜6の製造例>
結晶性ポリエステル2〜6の製造例において、ジオール、ジカルボン酸が表2となるように適宜条件を変更した以外は、結晶性ポリエステル1の製造例と同様の操作を行い、結晶性ポリエステル2〜6を得た。
Figure 2018092154
<トナー1の製造例:熱処理工程を含む溶融混練製法>
・非晶性ポリエステル樹脂(L) 75.0部
・非晶性ポリエステル樹脂(H) 25.0部
・結晶性ポリエステル1 7.5部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃) 5.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.3部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度150℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)にて混練した。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。さらにファカルティF−300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1とした。
得られたトナー粒子1の100部に、オレフィン系共重合体1の5.0部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で、回転数30s-1、回転時間10minで混合した。得られた混合物を用い、図1で示す表面処理装置によって熱処理を行い、熱風固着処理トナー粒子1を得た。運転条件はフィード量=5kg/hrとし、また、熱風温度C=150℃、熱風流量=6m3/min.、冷風温度E=5℃、冷風流量=4m3/min.、冷風絶対水分量=3g/m3、ブロワー風量=20m3/min.、インジェクションエア流量=1m3/min.とした。
得られたトナー熱処理粒子1 100部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー1を得た。
得られたトナー1の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー1はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー2の製造例:溶融混練製法>
結晶性ポリエステルの種類、含有量が表3となるように適宜条件を変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー粒子2を得た。
得られたトナー粒子2の100部に、オレフィン系共重合体1の5.0部を添加しノビルタ(ホソカワミクロン(株)製)に投入して、回転数150s-1、回転時間10min.で混合し、トナー粒子2の表面をオレフィン系共重合体1で被覆したトナー処理粒子2を得た。
得られたトナー処理粒子2の100部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー2を得た。
得られたトナー2の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー2はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー3の製造例:溶融混練製法>
結晶性ポリエステルの種類、含有量が表3となるように適宜条件を変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー粒子3を得た。
得られたトナー粒子3の100部に、オレフィン系共重合体1の7.0部を添加し、メカノハイブリッド(日本コークス(株)製)に投入して、回転数160s-1、回転時間5min.で混合し、トナー粒子3の表面をオレフィン系共重合体1で被覆したトナー処理粒子3を得た。
得られたトナー処理粒子3の100部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー3を得た。
得られたトナー3の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー3はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー4の製造例:乳化凝集製法>
(非晶性ポリエステル樹脂分散液)
非晶性ポリエステル樹脂(L)、(H)を、イオン交換水80%、非晶性ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、加熱100℃の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリエステル樹脂分散液(固形分:20%)を得た。
(結晶性ポリエステル分散液)
結晶性ポリエステル4を80部、イオン交換水720部を各々ステンレスビーカーに入れ、100℃に加熱した。結晶性ポリエステル4が溶融した時点で、ホモジナイザーを用いて撹拌した。次いで、アニオン性界面活性剤(固形分:20%)2.0部を滴下しながら、乳化分散を行い、結晶性ポリエステル4分散液(固形分:10%)を得た。
(着色剤分散液)
・C.I.ピグメントブルー15:3 1000部
・アニオン界面活性剤 150部
・イオン交換水 9000部
以上を混合し、溶解した後、高圧衝撃式分散機を用いて分散した。得られた着色剤分散液における着色剤粒子の体積平均粒径D50は0.16μm、着色剤濃度は23%であった。
(ワックス分散液)
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃) 45部
・アニオン性界面活性剤 5部
・イオン交換水 150部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が210nmである離型剤を分散させてなるワックス分散液(ワックス濃度:20%)を調製した。
・非晶性ポリエステル樹脂分散液 500部
・結晶性ポリエステル4分散液 60部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザーで混合・分散した。これにポリ塩化アルミニウム0.15部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後、
・着色剤分散液 30.5部
・ワックス分散液 25部
以上を追加し、さらにポリ塩化アルミニウム0.05部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を調整しながら、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、0.05℃/分で昇温しながら10分ごとに、コールターマルチサイザーIII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定し、重量平均粒径が6.3μmとなったところで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で96℃まで昇温し、96℃で保持した。30分ごとに光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、5時間目で球形化したので、1℃/分で20℃まで降温して粒子を固化させた。これによりトナー粒子4を得た。
100部のオレフィン系共重合体2を、トルエン200部及びイソプロピルアルコール100部の混合溶媒に溶解させてオレフィン系共重合体2溶液を得た。
室温中、調製したオレフィン系共重合体2溶液をプライミクス(株)製T.K.ホモミキサーにて撹拌しながら、10%アンモニア水溶液を5分間の滴下時間で14部滴下し、10分間混合した。
さらに、イオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下し、転相させて、乳化液を得た。すぐに得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2Lのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレータにセットした。
ナスフラスコを回転させながら、突沸に注意し有機溶媒を除去した後、ナスフラスコを氷冷して分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるよう調製し、オレフィン系共重合体2分散液を得た。
トナー粒子4の100部に対して、粒子コーティング装置SFP−01型(パウレック(株)製)の流動層中に給気温度80℃で循環させた。次いで、オレフィン系共重合体2分散液22.5部を、スプレー速度0.4部/minで60分間、粒子コーティング装置SFP−01型(パウレック(株)製)の流動層中に噴霧してトナー処理粒子4’を得た。
得られたトナー処理粒子4’の100部に、スプレードライコーティング装置によりトナー粒子4の表面をオレフィン系共重合体2の4.0部で被覆したトナー処理粒子4を得た。
100部のトナー処理粒子4に対して、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー4を得た。
得られたトナー4の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー4はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー5の製造例:乳化凝集製法>
(非晶性ポリエステル樹脂分散液)
非晶性ポリエステル樹脂(L)、(H)を、イオン交換水80%、非晶性ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、加熱100℃の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリエステル樹脂分散液(固形分:20%)を得た。
(オレフィン系共重合体分散液)
オレフィン系共重合体3 100部をトルエン200部とイソプロピルアルコール100部に溶解させて油層を得た。室温中、調製したオレフィン系共重合体3溶液をプライミクス(株)製T.K.ホモミキサーにて撹拌しながら、10質量%アンモニア水溶液を滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した。更に、イオン交換水900部を毎分7質量部の速度で滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2Lのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレータにセットした。ナスフラスコを回転させながら、突沸に注意し溶剤を除去した後、ナスフラスコを氷冷して分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるよう調製し、オレフィン系共重合体分散液を得た。
(結晶性ポリエステル分散液)
結晶性ポリエステル5を80部、イオン交換水720部を各々ステンレスビーカーに入れ、100℃に加熱した。結晶性ポリエステル5が溶融した時点で、ホモジナイザーを用いて撹拌した。次いで、アニオン性界面活性剤(固形分:20%)2.0部を滴下しながら、乳化分散を行い、結晶性ポリエステル5分散液(固形分:10%)を得た。
(着色剤分散液)
・C.I.ピグメントブルー15:3 1000部
・アニオン界面活性剤 150部
・イオン交換水 9000部
以上を混合し、溶解した後、高圧衝撃式分散機を用いて分散した。得られた着色剤分散液における着色剤粒子の体積平均粒径D50は0.16μm、着色剤濃度は23%であった。
(ワックス分散液)
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃) 45部
・アニオン性界面活性剤 5部
・イオン交換水 150部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が210nmである離型剤を分散させてなるワックス分散液(ワックス濃度:20%)を調製した。
・非晶性ポリエステル樹脂分散液 500部
・結晶性ポリエステル5分散液 10部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザーで混合・分散した。これにポリ塩化アルミニウム0.15部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後、
・着色剤分散液 30.5部
・ワックス分散液 25部 以上を追加し、さらにポリ塩化アルミニウム0.05部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を調整しながら、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、0.05℃/分で昇温しながら10分ごとに、コールターマルチサイザーIII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定し、重量平均粒径が6.7μmとなったところで、オレフィン系共重合体3分散液30.0部(追加樹脂)を3分間かけて投入した。投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。
その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で96℃まで昇温し、96℃で保持した。30分ごとに光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、5時間目で球形化したので、1℃/分で20℃まで降温して粒子を固化させた。
その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることにより、トナー粒子5を得た。
100部のトナー粒子5に対して、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー5を得た。
得られたトナー5の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー5はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー6、7の製造例>
トナー5の製造例において、結晶性ポリエステルの種類、含有量が表3となるように適宜条件を変更した以外はトナー5の製造例と同様の操作を行い、トナー6、7を得た。
得られたトナー6、7の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー6,7はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー8〜14の製造例>
トナー5の製造例において、結晶性ポリエステルを添加していない点、及びオレフィン系共重合体の種類、含有量が表3となるように適宜条件を変更した以外はトナー5の製造例と同様の操作を行い、トナー8〜14を得た。
得られたトナー8〜14のTEM観察によって、トナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー15の製造例>
トナー5の製造例において、結晶性ポリエステルを添加していない点、及びオレフィン系共重合体の種類、含有量、ワックスの種類が表3となるように適宜条件を変更した以外はトナー5の製造例と同様の操作を行い、トナー15を得た。
得られたトナー15のTEM観察によって、トナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー16の製造例>
トナー1の製造例において、非晶性ポリエステル樹脂の代わりにポリスチレン樹脂100部を用いた以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー16を得た。
得られたトナー16の示差走査熱量測定において、結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピークが観察された。また、TEM観察によって、トナー16はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー17の製造例>
トナー2の製造例において、結晶性ポリエステルを添加していない点、及びオレフィン系共重合体の種類、含有量を変更した以外はトナー2の製造例と同様の操作を行い、トナー17を得た。
TEM観察によって、トナー17はトナー粒子の表面にオレフィン系共重合体を含有する被覆層が形成されていることを確認した。トナー物性を表3に示す。
<トナー18の製造例>
(ポリスチレン樹脂分散液)
ポリスチレン樹脂を、イオン交換水80%、非晶性ポリスチレン樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、加熱100℃の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリスチレン樹脂分散液(固形分:20%)を得た。
(オレフィン系共重合体分散液)
オレフィン系共重合体1の100部をトルエン200部とイソプロピルアルコール100部に溶解させて油層を得た。室温中、調製したオレフィン系共重合体1溶液をプライミクス(株)製T.K.ホモミキサーにて撹拌しながら、10質量%アンモニア水溶液を滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した。更に、イオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2Lのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレータにセットした。ナスフラスコを回転させながら、突沸に注意し溶剤を除去した後、ナスフラスコを氷冷して分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるよう調製し、オレフィン系共重合体分散液を得た。
(着色剤分散液)
・C.I.ピグメントブルー15:3 1000部
・アニオン界面活性剤 150部
・イオン交換水 9000部
以上を混合し、溶解した後、高圧衝撃式分散機を用いて分散した。得られた着色剤分散液における着色剤粒子の体積平均粒径D50は0.16μm、着色剤濃度は23%であった。
(ワックス分散液)
・フィッシャートロプシュ(最大吸熱ピークのピーク温度90℃) 45部
・アニオン性界面活性剤 5部
・イオン交換水 150部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が210nmである離型剤を分散させてなるワックス分散液(ワックス濃度:20%)を調製した。
・スチレンアクリル樹脂分散液 500部
・オレフィン系共重合体1分散液 25部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザーで混合・分散した。これにポリ塩化アルミニウム0.15部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後、
・着色剤分散液 30.5部
・ワックス分散液 25部 以上を追加し、さらにポリ塩化アルミニウム0.05部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を調整しながら、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、0.05℃/分で昇温しながら10分ごとに、コールターマルチサイザーIII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定し、重量平均粒径が7.6μmとなったところで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で96℃まで昇温し、96℃で保持した。30分ごとに光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、5時間目で球形化したので、1℃/分で20℃まで降温して粒子を固化させた。
その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることにより、トナー粒子18を得た。
100部のトナー粒子18に対して、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したBET比表面積25m2/gの疎水性シリカ微粒子1.0部、ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したBET比表面積100m2/gの疎水性シリカ微粒子0.8部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス工業(株)製)で回転数30s-1、回転時間10min.で混合して、トナー18を得た。
Figure 2018092154
<磁性キャリア粒子1の製造例>
工程1(秤量・混合工程):
・Fe23 62.7部
・MnCO3 29.5部
・Mg(OH)2 6.8部
・SrCO3 1.0部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕・混合した。
工程2(仮焼成工程):
得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。このペレットを目開き3mmの振動篩にて粗粉を除去し、次いで目開き0.5mmの振動篩にて微粉を除去した後、バーナー式焼成炉を用いて、窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%)で、温度1000℃で4時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。得られた仮焼フェライトの組成は、下記の通りである。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe23d上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393
工程3(粉砕工程):
クラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、直径1/8インチのジルコニアビーズを用い、仮焼フェライト100部に対し、水を30部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。そのスラリーを、直径1/16インチのアルミナビーズを用いた湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
工程4(造粒工程):
フェライトスラリーに、仮焼フェライト100部に対して分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0部、バインダーとしてポリビニルアルコール2.0部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、球状粒子に造粒した。得られた粒子を粒度調整した後、ロータリーキルンを用いて、650℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーの有機成分を除去した。
工程5(焼成工程):
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1150℃で4時間焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品をカットし、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積分布基準の50%粒径(D50)37.0μmの磁性キャリア粒子1を得た。
<被覆樹脂1の調製>
・シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8質量%
・メチルメタクリレートモノマー 0.2質量%
・メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4質量%
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
・トルエン 31.3質量%
・メチルエチルケトン 31.3質量%
・アゾビスイソブチロニトリル 2.0質量%
上記材料のうち、シクロヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メチルメタクリレートマクロモノマー、トルエン、メチルエチルケトンを、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び撹拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに添加し、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした後、80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリルを添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを注入して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥して被覆樹脂1を得た。得られた被覆樹脂1を30部、トルエン40部、メチルエチルケトン30部に溶解させて、重合体溶液1(固形分30質量%)を得た。
<被覆樹脂溶液1の調製>
・重合体溶液1(樹脂固形分濃度30%) 33.3質量%
・トルエン 66.4質量%
・カーボンブラック 0.3質量%
(一次粒径25nm、窒素吸着比表面積94m2/g、DBP吸油量75ml/100g)
を、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、ペイントシェーカーで1時間分散をおこなった。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過をおこない、被覆樹脂溶液1を得た。
<磁性キャリア1の製造例>
(樹脂被覆工程):
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに被覆樹脂溶液1を充填磁性キャリア粒子1の100部に対して樹脂成分として2.5部になるように投入した。投入後、回転速度30rpmで15分間撹拌し、溶媒が一定以上(80質量%)揮発した後、減圧混合しながら80℃まで昇温し、2時間かけてトルエンを留去した後冷却した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口70μmの篩を通した後、風力分級機で分級し、体積分布基準の50%粒径(D50)38.2μmの磁性キャリア1を得た。
以上のトナー1〜18と磁性キャリア1で、トナー濃度が8.0質量%になるようにV型混合機(V−10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s-1、回転時間5minで混合し、二成分系現像剤1〜18を得た。
〔実施例1〕
画像形成装置として、キヤノン製デジタル複合機imageRUNNER ADVANCE C9075 PROを用い、定着温度、プロセススピードを自由に設定できるように改造した。この改造機のシアン位置の現像器に二成分系現像剤を入れ、静電潜像担持体または、紙上のトナーの載り量が所望になるように現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、レーザーパワーを調整し、後述の評価を行った。結果を表4に示す。
<評価1:帯電性、放置後Q/M(mC/kg)維持率>
静電潜像担持体上のトナーを金属円筒管と円筒フィルターを用いて吸引捕集することにより、トナーの摩擦帯電量及びトナー載り量を算出した。
具体的には、静電潜像担持体上のトナーの摩擦帯電量及びトナー載り量は、ファラデー・ケージ(Faraday−Cage)によって測定した。
ファラデー・ケージとは、同軸の2重筒のことで内筒と外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Qの帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電荷量Qの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をエレクトロメーター(ケスレー6517A ケスレー社製)で測定し、内筒中のトナー質量M(kg)で電荷量Q(mC)を割ったもの(Q/M)をトナーの摩擦帯電量とした。
また、吸引した面積Sを測定することで、トナー質量Mを吸引した面積S(cm2)で除して、単位面積あたりのトナー載り量とした。
トナーは静電潜像担持体上に形成されたトナー層が中間転写体に転写される前に静電潜像担持体の回転を止め、静電潜像担持体上のトナー像を直接、エアー吸引して測定した。
トナーの載り量(mg/cm2)=M/S
トナーの摩擦帯電量(mC/kg)=Q/M
上記画像形成装置において、高温高湿環境下(32.5℃、80%RH)で静電潜像担持体上のトナーの載り量が0.35mg/cm2となるように調整し、上記金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集した。その際金属円筒管を通じてコンデンサーに蓄えられた電荷量Q、及び捕集されたトナー質量Mを測定し、単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を計算し、静電潜像担持体上の単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)とした(初期評価)。
上記の評価(初期評価)を行った後に、現像器を機外に取り外し、高温高湿環境下(32.5℃、80%RH)に48時間放置した。放置後、再度現像器を機内に装着し、初期評価と同じ直流電圧VDCで静電潜像担持体上の単位質量当たりの電荷量Q/Mを測定した(放置後評価)。
上記の初期評価における静電潜像担持体上の単位質量当たりのQ/Mを100%とし、48時間放置後(放置後評価)の静電潜像担持体上の単位質量当たりの電荷量Q/Mの維持率(放置後評価/初期評価×100)を算出して以下の基準で判断した。
評価基準は以下の様にした。
A:静電潜像担持体上Q/M維持率が90%以上:非常に良好である
B:静電潜像担持体上Q/M維持率が80%以上90%未満:良好である
C:静電潜像担持体上Q/M維持率が70%以上80%未満:やや良好である
D:静電潜像担持体上Q/M維持率が60%以上70%未満:従来技術レベル
(本発明において許容レベル)
E:静電潜像担持体上Q/M維持率が60%未満:従来より劣るレベル
(本発明において許容できない)
以上の評価方法・基準によりトナー1を評価した結果を表4に示す。
<評価2:耐久性評価 低印字率モード>
本評価では耐久後の転写性を見ることでトナーの耐久性を評価した。
評価紙はCS−680(68.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を使用した。
耐久枚数はA4チャート、連続100000枚通紙した。転写性の評価は0.35mg/cm2のトナーを感光ドラム上に現像し、転写工程中に本体動作をシャットダウンし、感光ドラム上に残った転写残トナーをテーピングし、その濃度を測定する事で行った。転写電流設定はトナー帯電量に応じて最適な値を用いた。濃度測定はX−Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X−Rite社製)を使用した。
評価基準は以下の様にした。(初期トナーに関しては全ての実施例、比較例でランクAである)
A:0.08未満 :非常に良好である
B:0.08以上0.11未満 :良好である
C:0.11以上0.13未満 :やや良好である
D:0.13以上0.16未満 :従来技術レベル
(本発明において許容レベル)
E:0.16以上 :従来より劣るレベル
(本発明において許容出来ない)
以上の評価方法・基準によりトナー1を評価した結果を表4に示す。
<評価3:耐ホットオフセット性>
紙:CS−680(68.0g/m2
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
トナーの載り量:0.08mg/cm2
評価画像:上記A4用紙の両末端に10cm2の画像を配置
定着試験環境:常温低湿環境:温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L」)
上記未定着画像を作製した後、プロセススピードを450mm/secに設定し、定着温度を150℃から順に5℃ずつ上げ、耐ホットオフセット性を評価した。手順としては、まず、定着ベルトの中心位置に無地のはがきを10枚通紙した後に、上記未定着画像を通紙した。カブリの値をホットオフセットの評価指標とした。カブリは、リフレクトメータ(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって定着試験前の評価紙の平均反射率Dr(%)と定着試験後の白地部の反射率Ds(%)を測定し、下記式を用いて算出した。
カブリ(%)=Dr(%)−Ds(%)
本実施形態では、トナー粒子表層が紙への定着性が乏しいオレフィン系共重合体を被覆されている。しかし、オレフィン系共重合体の構造によってトナー粒子に含まれるワックス成分との親和性に違いがあり、定着時のワックスとオレフィン系共重合体との混ざりやすさによって、耐ホットオフセット性に差が生じる。また、トナー粒子製造工程によって、ワックス分散性に差が生じるため、耐ホットオフセット性に影響が生じる可能性がある。評価基準は以下の様にした。
A:0.4%未満 :非常に良好である
B:0.4%以上0.6%未満 :良好である
C:0.6%以上0.8%未満 :やや良好である
D:0.8%以上1.0%未満 :従来技術レベル
(本発明において許容レベル)
E:1.0%以上 :従来より劣るレベル
(本発明において許容出来ない)
以上の評価方法・基準によりトナー1を評価した結果を表4に示す。
<評価4:低温定着性>
紙:CS−680(68.0g/m2
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:1.20mg/cm2
評価画像:上記A4用紙の中心に10cm2の画像を配置
定着試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
紙上のトナーの載り量が上記になるように、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、及びレーザーパワーを調整した後、プロセススピードを450mm/sec、定着温度を130℃に設定し低温定着性を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。画像濃度低下率は、X−Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X−Rite社製)を用い、先ず、中心部の画像濃度を測定する。次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摺擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。そして、摺擦前後での画像濃度の低下率(%)を測定した。
評価基準は以下の様にした。
A:濃度低下率1.0%未満 :非常に良好である
B:濃度低下率1.0%以上4.0%未満 :良好である
C:濃度低下率4.0%以上7.0%未満 :やや良好である
D:濃度低下率7.0%以上10.0%未満 :従来技術レベル
(本発明において許容レベル)
E:濃度低下率10.0%以上 :従来より劣るレベル
(本発明において許容出来ない)
以上の評価方法・基準によりトナー1を評価した結果を表4に示す。
実施例1では、帯電性、耐久安定性、耐オフセット性、低温定着性ともに非常に良好であった。
〔実施例2〜15、比較例1〜3〕
以上の評価方法・基準によりトナー、現像剤を評価した結果を表4に示す。
実施例2、3では、実施例1と比較して、トナー粒子を熱処理しなかったため、ワックスがトナー表面近傍に移行せず、耐ホットオフセット性が若干低下した。
実施例4では、実施例3と比較して、トナーの製造方法を乳化凝集法としたため、ワックスの分散性が低下し、耐ホットオフセット性が低下した。
実施例5では、実施例4と比較して、結晶性ポリエステルの添加量を減らしたため、結晶性ポリエステルの可塑効果が小さくなり低温定着性が低下した。
実施例6では、実施例5と比較して、結晶性ポリエステルの添加量を増やしたが、種類をジオールC12、ジカルボン酸C10に変更したため、結晶性ポリエステルの可塑効果が小さくなり低温定着性が低下した。
実施例7では、実施例6と比較して、結晶性ポリエステルの添加量を増やしたため、結晶性ポリエステルがトナー表面にわずかに析出し、帯電性が低下した。
実施例8では、実施例7と比較して、結晶性ポリエステルを添加していないため、結晶性ポリエステルの可塑効果が小さくなり低温定着性が低下した。
実施例9では、実施例8と比較して、オレフィン系共重合体の分子量を小さくしたため、耐久安定性が低下した。
実施例10では、実施例9と比較して、オレフィン系共重合体の分子量を小さくし、トナー中におけるオレフィン系共重合体の質量部を増やしたため、帯電性が低下した。
実施例11では、実施例9と比較して、オレフィン系共重合体の質量部を減らしたため、耐久安定性が低下した。
実施例12では、実施例9と比較して、オレフィン系共重合体の質量部を増やしたため、耐久安定性が低下した。
実施例13では、実施例12と比較して、オレフィン系共重合体の種類を変更したため、耐久安定性が低下した。
実施例14では、実施例13と比較して、(l+m+n)/Wの値を小さくしたため、放置後Q/M(mC/kg)維持率が低下した。
実施例15では、実施例13と比較して、(l+m+n)/Wの値を小さくしたため、耐ホットオフセット性が低下した。
比較例1では、実施例1と比較して、トナー粒子の結着樹脂をポリスチレンとした。その結果、放置後Q/M(mC/kg)維持率が本発明では許容できないレベルの結果となった。
比較例2では、実施例1と比較して、結晶性ポリエステルを含有させず、オレフィン系共重合体の被覆層を形成させずにトナーを製造した。その結果、耐久安定性、放置後Q/M(mC/kg)維持率が本発明では許容できないレベルの結果となった。
比較例3では、実施例1と比較して、トナー粒子の結着樹脂をポリスチレンとし、結晶性ポリエステルを含有させず、オレフィン系共重合体の被覆層を形成させずにトナーを製造した。その結果、耐久安定性、低温定着性が本発明では許容できないレベルの結果となった。
Figure 2018092154

Claims (5)

  1. 非晶性ポリエステル樹脂、ワックスを含有するトナー粒子を有するトナーにおいて、
    前記トナー粒子表面が被覆層を有し、前記被覆層は、少なくとも下記の式(1)で示される構造単位と、式(2)および/または式(3)で表される構造単位を有する樹脂群から選択される一種または複数のオレフィン系共重合体を含有し、前記オレフィン系共重合体に対する式(2)および(3)で表されるユニット比率の算術平均が3質量%以上35質量%以下であることを特徴とするトナー。
    Figure 2018092154
    (式中、R1はHまたはCH3であり、R2はHまたはCH3であり、R3はCH3、C25またはC37であり、R4はHまたはCH3であり、R5はCH3またはC25である。)
  2. 前記一種または複数のオレフィン系共重合体の質量の総和をW、式(1)、式(2)および式(3)で示されるユニットの質量をそれぞれl、m、nとしたとき、結着樹脂中に含有される前記オレフィン系共重合体の(l+m+n)/Wの加重平均値は0.80以上である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記オレフィン系共重合体が、
    式(1)および式(2)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R2がH、R3がCH3であるエチレン−酢酸ビニル共重合体、
    式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がH、R5がCH3であるエチレン−アクリル酸メチル共重合体、
    式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がH、R5がC25であるエチレン−アクリル酸エチル共重合体、式(1)および式(3)で示されるユニットの共重合体であって、R1がH、R4がCH3、R5がCH3であるエチレン−メタクリル酸メチル共重合体
    のいずれかである請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記一種または複数のオレフィン系共重合体の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して、1質量部以上40質量部以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記オレフィン系共重合体の重量平均分子量は、50000以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー。
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