JP2020063412A - トナー用結着樹脂 - Google Patents

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JP2020063412A
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尭 菅野
Takashi Sugano
尭 菅野
裕樹 若林
Hiroki Wakabayashi
裕樹 若林
片山 浩平
Kohei Katayama
浩平 片山
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Abstract

【課題】低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れるトナー用結着樹脂、電子写真用トナー、及び電子写真用トナーの製造方法等に関する。【解決手段】〔1〕2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、シリコーンとの反応物であり、前記シリコーンは、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである、トナー用結着樹脂、〔2〕〔1〕に記載のトナー用結着樹脂を含有する、電子写真用トナー、及び〔3〕工程1:〔1〕に記載の結着樹脂を含むトナー原料を溶融混練する工程、及び工程2:工程1で得られた溶融混練物を粉砕、分級しトナー粒子を得る工程を含む、電子写真用トナーの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられるトナー用結着樹脂、電子写真用トナー、及び電子写真用トナーの製造方法等に関する。
電子写真の分野においては、電子写真システムの発展に伴い、高画質化及び高速化に対応した電子写真用トナーの開発が求められている。
特許文献1には、有機溶剤に可溶なトナー用樹脂であって、芳香環を有するジオールとヒドロキシカルボン酸とから得られるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマー及びソフトセグメントを材料とし、伸長剤を用いて伸長反応させたものであることを特徴とするトナー用樹脂が記載されている。また、前記ソフトセグメントが、脂肪族系エステル、脂肪族系エーテル、脂肪族系シリコーン又は炭素数5以上の脂肪族系直鎖ジオールからなること、及び、前記ソフトセグメントが、ポリカプロラクトン、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、又は両末端カルビノール変性シリコーンであることを特徴とするトナー用樹脂が記載されている。当該トナーによれば、耐熱保存性を確保しつつ低温定着性にも優れ、長期撹拌における帯電安定性及び温度・湿度等の使用環境の変化に対する帯電安定性が良好であると記載されている。
特開2012−242448号公報
特許文献1のトナーによれば、電子写真システムの発展に伴い、より優れた低温定着性が求められる。
しかし、このトナーの低温定着性を高めると、印刷物を重ねて保存することで定着後の画像が付着する耐ドキュメントオフセット性が低下することがあった。更に、トナーの低温定着性を高めることで、感光体にトナーが付着し、耐フィルミング性が低下することがあった。
本発明の一実施形態は、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れるトナー用結着樹脂、電子写真用トナー、及び電子写真用トナーの製造方法等に関する。
本発明の一実施形態は、以下の〔1〕〜〔3〕に関する。
〔1〕 2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、シリコーンとの反応物であり、
前記シリコーンは、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである、トナー用結着樹脂。
〔2〕 〔1〕に記載のトナー用結着樹脂を含有する、電子写真用トナー。
〔3〕 工程1:〔1〕に記載の結着樹脂を含むトナー原料を溶融混練する工程、及び
工程2:工程1で得られた溶融混練物を粉砕、分級しトナー粒子を得る工程
を含む、電子写真用トナーの製造方法。
本発明の一実施形態によれば、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れるトナー用結着樹脂、電子写真用トナー、及び電子写真用トナーの製造方法を提供することができる。
[トナー用結着樹脂]
本発明の一実施形態のトナー用結着樹脂(以下、単に「樹脂(A)」ともいう)は、2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、シリコーンとの反応物である。
そして、
当該シリコーンは、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである。
本発明によれば、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れるトナー用結着樹脂、電子写真用トナー、及び電子写真用トナーの製造方法を提供することができる。
一般的に、シリコーンは樹脂中で分散性が悪いため、トナーに添加しても低温定着性を向上させることができないが、それに対してアルコール成分と、カルボン酸成分と、シリコーンとの反応物は、シリコーンの分散性がよいため、低温定着性と耐ドキュメントオフセット性の両立が可能である。官能基を側鎖に有するグラフトタイプのシリコーンは、構造上、両末端又は片末端に官能基を有するシリコーンよりも官能基の数が多いので、反応性がよく、系中にシリコーンの未反応物が少なくなり、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性が向上するものと考えられる。
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
明細書中、カルボン酸化合物とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1以上3以下)も含まれる。
ビスフェノールAは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンである。
明細書中、単に「結着樹脂組成物」とは、樹脂(A)及び樹脂(B)を含むトナー中に含まれる樹脂成分を意味する。
〔樹脂(A)〕
樹脂(A)中の反応物は、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れる電子写真用トナーを得る観点から、2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、所定のシリコーンとの反応物である。
そして、当該シリコーンは、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである。
(アルコール成分)
アルコール成分は、2価以上のアルコールを含む。
2価以上のアルコールの含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
2価以上のアルコールとしては、例えば、芳香族基を有するジオール(以下、「芳香族ジオール」ともいう)、直鎖又は分岐の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中でも、芳香族ジオール、又は、直鎖若しくは分岐の脂肪族ジオールが好ましく、芳香族ジオールがより好ましい。
芳香族ジオールは、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物であり、より好ましくは式(I):

(式中、OR及びROはオキシアルキレン基であり、R及びRはそれぞれ独立にエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、そして、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは4以下である)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いてもよい。これらの中でも、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物の組み合せが好ましい。
ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物と、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物とのモル比(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物/ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物)は、好ましくは10/90以上、より好ましくは15/85以上、更に好ましくは20/80以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは70/30以下、更に好ましくは50/50以下である。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジオールとしては、第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールが好ましい。
第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは3以上4以下である。
第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオールが挙げられる。
第2級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールの量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
その他の直鎖又は分岐の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA[2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン]、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキサイド(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。
これらアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
(カルボン酸成分)
カルボン酸成分は、2価以上のカルボン酸化合物を含む。
2価以上のカルボン酸化合物の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
2価以上のカルボン酸化合物としては、例えば、芳香族ジカルボン酸化合物、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物、脂環式ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸化合物が好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、又はテレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上であり、そして、100モル%以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは22以下、より好ましくは16以下である。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸、又は、これらの無水物若しくは炭素数1以上3以下のアルキルエステルが挙げられる。
炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。
これらの中でも、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸、又はこれらの無水物が好ましい。
直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物を含む場合、直鎖又は分岐の脂肪族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは2モル%以上、より好ましくは3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下、更に好ましくは10モル%以下である。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、好ましくは3価のカルボン酸であり、例えばトリメリット酸又はその無水物が挙げられる。これらの中でもトリメリット酸又はその無水物が好ましい。
3価以上の多価カルボン酸化合物を含む場合、3価以上の多価カルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1モル%以上、より好ましくは2モル%以上、更に好ましくは5モル%以上、更に好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは35モル%以下、より好ましくは30モル%以下である。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
アルコール成分のヒドロキシ基に対するカルボン酸成分のカルボキシ基の当量比(COOH基/OH基)は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下である。
(シリコーン)
樹脂(A)に用いられるシリコーンは、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れる電子写真用トナーを得る観点から、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである。
シリコーンは、より具体的には、好ましくは、式(1):

〔式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数1以上5以下の炭化水素基であり、R’はそれぞれ独立に、炭素数1以上10以下のアルキレン基であり、aは1又は0であり、Xは、それぞれ独立に、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、又はヒドロキシ基を含む基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位、及び、式(2):

〔式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数1以上5以下の炭化水素基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位を有する。
なお、シリコーンの末端は、式(3):

〔式中、R’’は、炭素数1以上10以下の炭化水素基であり、*は結合部位である。〕で表される基であってもよい。
Rの炭化水素基の炭素数は、5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下、更に好ましくは2以下、更に好ましくは1である。
Rの炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基が挙げられる。これらの中でも、メチル基が好ましい。
R’のアルキレン基の炭素数は、10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2以下、更に好ましくは1である。
R’のアルキレン基としては、例えば、メタンジイル基、エタン−1,2−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、n−プロパン−1,3−ジイル基、n−プロパン−1,2−ジイル基、1,4−n−ブチル基、1,2−tert−ブチル基、1,5−ペンチル基が挙げられる。これらの中でも、メタンジイル基が好ましい。
R’’の炭化水素基の炭素数は、10以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、更に好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、更に好ましくは2以下、更に好ましくは1である。
R’’の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ベンジル基が挙げられる。
Xは、それぞれ独立に、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、又はヒドロキシ基を含む基である。なお、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、又はヒドロキシ基を総称して、「反応性基」といい、反応性基と、その他の部分とを含む基を「反応性基含有基」ともいう。従って、Xは、反応性基又は反応性基含有基である。
式(1)中、aが1である場合、Xは反応性基であり、aが0である場合、Xは反応性基含有基である。
aが0のとき、Xは、エーテル結合を有していてもよく、一部のメチレン基がエーテル結合で置換された炭化水素基に、1つ以上の反応性基が置換した基であってもよい。すなわちXは、1つ以上のアミノ基、カルボキシ基、エポキシ基又はヒドロキシ基で置換された、エーテル結合を有していてもよい脂肪族炭化水素基であってもよく、Xの総炭素数は、好ましくは10以下、より好ましくは9以下であり、そして、好ましくは1以上、より好ましくは2以上である。
シリコーンの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは600以上、より好ましくは800以上、更に好ましくは1,000以上であり、そして、好ましくは20,000以下、より好ましくは10,000以下、更に好ましくは7,000以下、更に好ましくは6,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下である。
シリコーンの数平均分子量(Mn)は、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、更に好ましくは800以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,000以下、更に好ましくは2,000以下である。
シリコーンの動粘度は、25℃において、好ましくは10mm/s以上、より好ましくは15mm/s以上、更に好ましくは20mm/s以上であり、そして、好ましくは3,000mm/s以下、より好ましくは2,000mm/s以下、更に好ましくは1,000mm/s以下、更に好ましくは500mm/s以下である。
中でも、アミノ基を有するシリコーンの動粘度は、25℃において、好ましくは500mm/s以上、より好ましくは1,000mm/s以上、更に好ましくは1,500mm/s以上であり、そして、好ましくは3,000mm/s以下、より好ましくは2,000mm/s以下、更に好ましくは1,800mm/s以下である。
シリコーンの動粘度は、全自動微量動粘度計(ビスコテック株式会社製)を用い、25℃における動粘度を測定する。
シリコーンの官能基当量は、好ましくは300g/mol以上、より好ましくは500g/mol以上、更に好ましくは1,000g/mol以上、更に好ましくは2,000g/mol以上であり、そして、好ましくは6,000g/mol以下、より好ましくは5,000g/mol以下、更に好ましくは4,000g/mol以下である。
なお、官能基当量とは、官能基1モル当たりのシリコーンの質量を意味する。
シリコーンは、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れる電子写真用トナーを得る観点から、好ましくは、
(i)アミノ基を側鎖に有するシリコーンであり、且つ、前記シリコーンの質量比は、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分及び前記シリコーンの合計量に対して、1質量%以上7質量%以下である、又は、
(ii)カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンであり、且つ、前記シリコーンの質量比は、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分及び前記シリコーンの合計量に対して、1質量%以上30質量%以下である。
シリコーンは、より好ましくは上記(i)である。
シリコーンとしては、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性により優れたトナーを得る観点から、アミノ基を側鎖に有するシリコーン(a)(以下、単に「シリコーン(a)」ともいう)が好ましい。
シリコーン(a)は、下記式(1a):

〔式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数1以上5以下の炭化水素基であり、R’はそれぞれ独立に、炭素数1以上10以下のアルキレン基であり、aは1又は0であり、Xは、それぞれ独立に、−NH又は−R'''−NH−R’’’−NHであり、R’’’はそれぞれ独立に、炭素数1以上5以下のアルキレン基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位、
好ましくは、式(1a):

〔式中、R、R’、a、及び*は、前述の式(1)と同定義である。〕で表される繰り返し単位、及び、式(2):

〔式中、R、及び*は、前述の式(2)と同定義である。〕で表される繰り返し単位を有する。
式(1a)中、aが1のとき、Xは−NHであり、aが0のとき、Xは−R’’’−NH−R’’’−NHである。式(1a)中、aは1であり、R’は炭素数1以上10以下のアルキレン基である。
式(1a)中、*−(R’)−NHで表される基は、例えば、下記の置換基1a−1〜1a−3が挙げられる。
なお、シリコーン(a)の末端は、式(3):

〔式中、R’’、及び*は、前述の式(3)と同定義である。〕で表される基であってもよい。
シリコーン(a)としては、例えば、アミノ基を側鎖に有する変性シリコーン(市販品としては、例えば「KF−864」(信越化学工業株式会社製))が挙げられる。
樹脂(A)中、シリコーン(a)の質量比は、アルコール成分、カルボン酸成分及びシリコーンの合計量に対して、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは7質量%以下、より好ましくは6質量%以下である。
シリコーンとしては、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性により優れたトナーを得る観点から、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーン(b)(以下、単に「シリコーン(b)」ともいう)が好ましい。
シリコーン(b)は、より具体的には、好ましくは、式(1b):

〔式中、R、R’、a、及び*は、前述の式(1)と同定義であり、X’は、それぞれ独立に、カルボキシ基、エポキシ基、又はヒドロキシ基を含む基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位、及び、式(2):

〔式中、R、及び*は、前述の式(2)と同定義である。〕で表される繰り返し単位を有する。
シリコーン(b)がカルボキシ基を側鎖に有するシリコーンである場合、X’はカルボキシ基を含む基である。aが1であり、X’はカルボキシ基(−COOH)であることが好ましく、R’は好ましくは炭素数1以上10以下のアルキレン基、より好ましくは炭素数1以上5以下のアルキレン基、更に好ましくは炭素数1以上3以下のアルキレン基である。
また、シリコーン(b)がカルボキシ基を側鎖に有するシリコーンであり、aが0である場合、X’は、カルボキシ基で置換された好ましくは炭素数1以上10以下のエーテル結合を含む脂肪族炭化水素基、より好ましくは炭素数1以上6以下のエーテル結合を含む脂肪族炭化水素基であってもよい。なお、エーテル結合を含む脂肪族炭化水素基とは、炭素−炭素結合間に、エーテル結合(−O−)を有することをいう。
シリコーン(b)がエポキシ基を側鎖に有するシリコーンである場合、X’はエポキシ基を含む基である。aが1であり、X’がエポキシ基であるか、又はaが0であり、X’がエポキシ基を含む、好ましくは炭素数1以上10以下のエーテル結合を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基、より好ましくは炭素数1以上6以下のエーテル結合を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基である。
シリコーン(b)がヒドロカルビル基を側鎖に有するシリコーンである場合、X’はヒドロキシ基を含む基である。aが1であり、X’はヒドロキシ基であるか、又は、aが0であり、X’はヒドロキシ基で置換された好ましくは炭素数1以上10以下のエーテル結合を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基、より好ましくは炭素数1以上6以下のエーテル結合を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基であり、X’が有するヒドロキシ基の数は、1以上、好ましくは5以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは2以下である。
式(1b)中、*−(R’)−X’で表される基は、例えば、下記の置換基1b−1〜1b−9が挙げられる。
なお、シリコーンの末端は、式(3):

〔式中、R’’、及び*は、前述の式(3)と同定義である。〕で表される基であってもよい。
シリコーン(b)としては、例えば、カルボキシ基を側鎖に有する変性シリコーン(市販品としては、例えば、「X−22−3701E」(信越化学工業株式会社製)、「BY16−880」(東レ・ダウコーニング株式会社製))、エポキシ基を側鎖に有する変性シリコーン(市販品としては、「X−22−343」(信越化学工業株式会社製))、ヒドロキシ基を側鎖に有する変性シリコーン(市販品としては、「X−22−4039」(信越化学工業株式会社製))が挙げられる。
樹脂(A)中、シリコーン(b)の質量比は、アルコール成分、カルボン酸成分及びシリコーンの合計量に対して、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
(樹脂(A)の物性)
樹脂(A)の酸価は、好ましくは0.1mgKOH/g以上、より好ましくは0.5mgKOH/g以上、更に好ましくは1mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは20mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下、更に好ましくは5mgKOH/g以下である。
樹脂(A)の水酸基価は、好ましくは0.1mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは60mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
樹脂(A)の軟化点は、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性をより向上させる観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは110℃以下である。
樹脂(A)のガラス転移温度は、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性をより向上させる観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは48℃以上、更に好ましくは50℃以上、更に好ましくは55℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは65℃以下である。
樹脂(A)の数平均分子量は、優れた耐ドキュメントオフセット性の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは1,500以上、更に好ましくは2,000以上、更に好ましくは2,500以上であり、そして、優れた低温定着性の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは8,000以下、更に好ましくは6,000以下、更に好ましくは4,000以下である。
樹脂(A)の酸価、軟化点、ガラス転移温度、及び数平均分子量は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、反応物を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた酸価、水酸基価、軟化点、ガラス転移温度の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
(樹脂(A)の製造方法)
樹脂(A)は、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とシリコーンとを反応させることで得られる。当該反応においては、必要に応じて、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)、酸化ジブチル錫、チタニウムジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)等のエステル化触媒をアルコール成分及びカルボン酸成分の合計量100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下;没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸と同じ)等のエステル化助触媒をアルコール成分及びカルボン酸成分の合計量100質量部に対し0.001質量部以上0.5質量部以下用いて反応させてもよい。
反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。
なお、反応は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
樹脂(A)の含有量は、トナーの低温定着性、及び耐ドキュメントオフセット性をより向上させる観点から、トナーの結着樹脂組成物中、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、100質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
[電子写真用トナー]
本発明において用いられるトナーは、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性に優れるトナーを得る観点から、樹脂(A)を含有する。
トナーは、例えば、トナー粒子及び外添剤を含む。
<トナー粒子>
トナー粒子は、好ましくは樹脂(A)を含む。
トナー粒子は、低温定着性及び耐ドキュメントオフセット性のいずれかをより向上させる観点から、好ましくは、樹脂(A)の軟化点と5℃以上異なる軟化点を有する樹脂(B)を更に含有する。
トナー粒子は、その他、離型剤(ワックス)、荷電制御剤、着色剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含有していてもよい。
〔樹脂(B)〕
樹脂(B)は、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物である、ポリエステル樹脂であることが好ましく、非晶性ポリエステル樹脂であることがより好ましい。
アルコール成分及びカルボン酸成分は、前述で例示した通りである。
(樹脂(B)の物性)
樹脂(B)の酸価は、好ましくは0.1mgKOH/g以上、より好ましくは0.5mgKOH/g以上、更に好ましくは1mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは35mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは23mgKOH/g以下、更に好ましくは20mgKOH/g以下である。
樹脂(B)の水酸基価は、好ましくは0.1mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは60mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
樹脂(B)の軟化点と樹脂(A)の軟化点との差は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは15℃以上であり、そして、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは40℃以下である。
樹脂(B)の軟化点は、樹脂(A)の軟化点よりも高いことが好ましい。
樹脂(B)の軟化点は、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミング性をより向上させる観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上であり、そして、低温定着性をより向上させる観点から、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは140℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
樹脂(B)のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは63℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
樹脂(B)の数平均分子量は、優れた耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは1,500以上、更に好ましくは2,000以上、更に好ましくは2,500以上であり、そして、優れた低温定着性の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは8,000以下、更に好ましくは6,000以下、更に好ましくは4,000以下である。
樹脂(B)の酸価、水酸基価、軟化点、ガラス転移温度、及び数平均分子量は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、また、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、樹脂(B)を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた酸価、水酸基価、軟化点、ガラス転移温度の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
樹脂(B)は、例えば、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合により得られる。重縮合の条件は、例えば、前述の樹脂(A)の製造方法で示した反応条件を適用することができる。
樹脂(B)を含有する場合、樹脂(A)と樹脂(B)との質量比率[樹脂(A)/樹脂(B)]は、低温定着性、及び耐ホットオフセット性を向上させる観点から、好ましくは20/80以上、より好ましくは30/70以上、更に好ましくは40/60以上、更に好ましくは50/50以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは80/20以下である。
樹脂(B)を含有する場合、樹脂(B)の含有量は、トナーの結着樹脂組成物中、低温定着性、及び耐ドキュメントオフセット性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
〔離型剤(ワックス)〕
離型剤(ワックス)としては、例えば、炭化水素ワックス、エステルワックス、シリコーンワックス、脂肪酸アミドワックスが挙げられる。
炭化水素ワックスとしては、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等の鉱物又は石油系炭化水素ワックス;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブテンワックス等のポリオレフィンワックス等の合成炭化水素ワックスが挙げられる。
エステルワックスとしては、例えば、モンタンワックス等の鉱物又は石油系エステルワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系エステルワックス;ミツロウ等の動物系エステルワックスが挙げられる。
脂肪酸アミドワックスとしては、例えば、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミドが挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、炭化水素ワックス又はエステルワックスが好ましく、炭化水素ワックス及びエステルワックスを併用することがより好ましい。また、エステルワックスとしては、カルナウバワックスが好ましい。
ワックスの融点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは140℃以下である。
なお、ワックスを2種以上組み合わせて使用する場合は、それぞれのワックスの融点が、前述の範囲内であることが好ましい。
ワックスを含有する場合、ワックスの含有量は、結着樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
樹脂(A)は、離型性に優れるため、トナーはワックスを含有していなくてもよい。
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、正帯電性荷電制御剤、負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロンN−01」、「ボントロンN−04」、「ボントロンN−07」、「ボントロンN−09」、「ボントロンN−11」「ボントロンN−71」「ボントロンN−74」「ボントロンN−79」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロンP−51」(オリヱント化学工業株式会社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP−B」(オリヱント化学工業株式会社製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ−2001」、「PLZ−8001」(以上、四国化成工業株式会社製)等;スチレン−アクリル系樹脂、例えば「FCA−701PT」(藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。
負帯電性荷電制御剤としては、含金属アゾ染料、例えば「バリファーストブラック3804」、「ボントロンS−31」、「ボントロンS−32」、「ボントロンS−34」、「ボントロンS−36」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「アイゼンスピロンブラックTRH」、「T−77」(保土谷化学工業株式会社製)等;ベンジル酸化合物の金属化合物、例えば、「LR−147」、「LR−297」(以上、日本カーリット株式会社製)等;サリチル酸化合物の金属化合物、例えば、「ボントロンE−81」、「ボントロンE−84」、「ボントロンE−88」、「ボントロンE−304」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「TN−105」(保土谷化学工業株式会社製)等;銅フタロシアニン染料;4級アンモニウム塩、例えば「COPY CHARGE NX VP434」(クラリアント社製)、ニトロイミダゾール誘導体等;有機金属化合物等が挙げられる。
荷電制御剤の中でも、負帯電性荷電制御剤が好ましく、サリチル酸化合物の金属化合物がより好ましい。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。また、トナーの帯電量の環境安定性を向上させる観点から正帯電性荷電制御剤と、負帯電性荷電制御剤とを併用してもよい。
本発明のトナーは、荷電制御剤に加えて、又は荷電制御剤の代わりに、荷電制御樹脂を含有していてもよい。荷電制御樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、ポリアミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらの中で、粉砕時に粉砕圧を低減し、微粉量の発生を抑制し、粉砕分級収率を向上させる観点から、スチレンアクリル樹脂又はフェノール樹脂が好ましく、4級アンモニウム塩基含有スチレンアクリル系共重合体又はフェノール樹脂がより好ましい。
4級アンモニウム塩基含有スチレンアクリル系共重合体としては、例えば、「FCA−201PS」(藤倉化成株式会社製)が挙げられる。また、フェノール樹脂として、「FCA−2521NJ」、「FCA−2508N」(以上、藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。
その他のスチレンアクリル樹脂として、4級アンモニウム塩基を含有しないスチレンアクリル系共重合体である「FCA−1001NS」(藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。また、ポリアミン樹脂として、「AFP−B」(オリヱント化学工業株式会社製)等が挙げられる。
トナー中の荷電制御樹脂の含有量は、結着樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは4質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。
〔着色剤〕
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンB、ローダミン−Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエロー等が用いることができ、本発明のトナーは、黒トナー、その他のカラートナーのいずれであってもよい。
例えばイエロートナー用としては、C.I.ピグメントイエロー(P.Y.) 3,12,13,14,16,17,55,65,73,74,83,94,95,97,120,151,154,167,169,172,180,181,185及びこれらの混合顔料等が挙げられる。マゼンタトナー用としては、C.I.ピグメントレッド(P.R.) 5,31,57:1,122,146,147,150,176,184,185,202,269、C.I.ピグメントバイオレット(P.V.)19及びこれらの混合顔料等が挙げられる。シアントナー用としては、C.I.ピグメントブルー(P.B.) 15:3、C.I.ピグメントブルー 15:3とC.I.ピグメントグリーン(P.G.) 7又はC.I.ピグメントグリーン 36との混合顔料等が挙げられる。なお、ここでいう混合顔料とは、トナーの原料配合時にそれぞれの顔料が併用されていてもよく、両者を同一粒径に揃えてあらかじめ混合した状態で他のトナー原料に配合して用いられていてもよい。
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度を向上させる観点から、結着樹脂組成物100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
[トナーの製造方法]
トナーは、溶融混練法、乳化転相法、重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。
溶融混練法による粉砕トナーの場合、トナーの製造方法は、好ましくは
工程1:樹脂(A)を含むトナー原料を溶融混練する工程、及び
工程2:工程1で得られた溶融混練物を粉砕、分級しトナー粒子を得る工程
を含む。
工程1では、例えば、樹脂(A)、樹脂(B)、ワックス、荷電制御剤、着色剤等の原料をヘンシェルミキサー等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー、1軸又は2軸の押出機、オープンロール型混練機等で溶融混練することができる。
工程1では、好ましくは、上記のトナー原料を含有する混合物を80℃以上160℃以下の範囲内で溶融混練してもよい。溶融混練温度は、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下である。
工程1では、溶融混練後の溶融混練物を冷却し、次の工程に供してもよい。
工程2では、好ましくは、溶融混練により得られた溶融混練物を、粉砕及び分級しトナー粒子を得る。当該粉砕及び分級は、公知の方法により行うことができる。
更に、得られたトナー粒子を、機械式表面改質装置又は熱式表面改質装置でトナー形状を球形化する球形化工程を公知の方法により行うことができる。
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、高画質の画像を得る観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、更に好ましくは6μm以下である。
トナーは、流動化剤等を外添剤としてトナー粒子表面に添加処理されていることが好ましい。
外添剤としては、例えば、疎水性シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、カーボンブラック等の無機材料微粒子、及びポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子が挙げられる。
これらの中でも、シリカが好ましく、シリカは、環境安定性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカであることが好ましい。疎水化の方法は特に限定されず、疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)、シリコーンオイル、メチルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらの中ではヘキサメチルジシラザンが好ましい。疎水化処理剤の処理量は、シリカ粒子の表面積当たり1mg/m以上7mg/m以下が好ましい。
外添剤の平均粒径は、帯電性及び感光体への傷防止の観点から、好ましくは3nm以上、より好ましくは5nm以上であり、そして、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下である。更に、トナー流動性維持と外添剤埋没防止の観点から平均粒径が5nm以上45nm以下の外添剤と、平均粒径が45nmより大きい外添剤とを併用することが好ましい。
外添剤を用いる場合、外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
トナーは、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる。トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。樹脂等の物性は、以下の方法により測定した。
[測定方法]
〔樹脂の軟化点〕
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
〔樹脂の融点及びガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q100」(ティー エイ インスツルメント ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定する。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とする。結晶性樹脂の場合には、該ピーク温度を融点とする。
また、非晶性樹脂の場合に、ピークが観測される時はそのピークの温度を、ピークが観測されずに段差が観測される時は該段差部分の曲線の最大傾斜を示す接線と該段差の低温側のベースラインの延長線との交点の温度をガラス転移温度とする。
〔樹脂の酸価及び水酸基価〕
樹脂の酸価及び水酸基価は、JIS K 0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定する。ただし、酸価の測定は、測定溶媒をアセトンとトルエンの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕とする。そして、水酸基価の測定は、テトラヒドロフランとする。
〔樹脂の数平均分子量〕
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量を求める。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、25℃で溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター「DISMIC−25JP」(アドバンテック東洋株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン「A−500(5.0×10)」、「A−1000」(1.01×10)、「A−2500」(2.63×10)、「A−5000」(5.97×10)、「F−1」(1.02×10)、「F−2」(1.81×10)、「F−4」(3.97×10)、「F−10」(9.64×10)、「F−20」(1.90×10)、「F−40」(4.27×10)、「F−80」(7.06×10)、「F−128」(1.09×10)(以上、東ソー株式会社製)を標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:「HLC−8220GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL+G3000HXL」(東ソー株式会社製)
〔外添剤の平均粒径〕
平均粒径は、個数平均粒径を指し、外添剤の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から測定した、500個の粒子の粒径の数平均値とする。長径と短径がある場合、粒子の粒径は、長径を指す。
〔トナー粒子の体積中位粒径〕
レーザー回折/散乱式粒径測定装置「マスターサイザー2000」(マルバーン社製)を用いて、測定用セルにイソパラフィン「アイソパーL」(エクソンモービル社製、25℃における粘度1mPa・s)を加え、散乱強度が5〜15%になる濃度で、粒子屈折率1.58(虚数部0.1)、分散媒屈折率1.42の条件にて、体積中位粒径(D50)を測定する。
〔トナーの円形度〕
分散液の調製:5質量%ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン109P」(花王株式会社製、HLB:13.6)水溶液5mLにトナー50mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させたのち、蒸留水20mLを添加し、更に超音波分散機にて1分間分散させてトナーの分散液を調製する。
測定装置:フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス株式会社製)
対物レンズ:10倍
測定モード:HPF測定モード
測定個数:1000個
〔トナーのCV値〕
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:マルチサイザーIIIバージョン 3.51(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得る。
分散条件:分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:試料分散液を電解液100mLに加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒径分布からCV値(%)を下記式に従って算出する。
CV値(%)=(粒径分布の標準偏差/体積平均粒径)×100
[評価方法]
〔低温定着性〕
未定着画像を取れるように改造した、プリンター「Microline(登録商標)5400」(株式会社沖データ製)にトナーを充填し、2cm角のベタ画像の未定着画像を印刷した。「OKI MICROLINE 3010」(株式会社沖データ製)を改造した外部定着装置を使用して、定着ロールの回転速度180mm/secにて、定着ロールの温度を100℃から230℃まで5℃ずつ上昇させながら、各温度でこの未定着画像の定着処理を行い、定着画像を得た。
各定着温度で得られた画像を、400gの荷重をかけた砂消しゴム「ER−502R」(株式会社ライオン事務器製)で5往復擦り、擦り前後の画像濃度を画像濃度測定器「Gretag SPM50」(グレタグマクベス社製)を用いて測定し、擦り前後の画像濃度比率([擦り後の画像濃度/擦り前の画像濃度]×100)が最初に90%を超える温度を最低定着温度とし、低温定着性の指標とした。値が小さいほど低温定着性に優れる。
〔耐ドキュメントオフセット性〕
プリンター「OKI MICROLINE 5400」(株式会社沖データ製)にトナーを充填し、印字媒体「J紙」(富士ゼロックス株式会社製)に、未定着でベタ画像を形成した(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm)。続いて、前記プリンターの定着機にて、160℃、200mm/secの条件で印字媒体に未定着画像を定着させた。該定着画像と、印刷していない印字媒体「J紙」を重ね合わせて、80g/cmの加重下、温度80℃、相対湿度50%の条件下にて、5日間放置し、5日後に引き剥がしたときのドキュメントオフセットの有無を目視で確認した。得られた結果を下記基準で、耐ドキュメントオフセット性を評価した。
(評価基準)
A:定着画像側に白抜けが確認できず、印刷していない印字媒体側への移行が確認できない。
B:定着画像側に白抜けは確認できないが、印刷していない印字媒体側への移行が見られる。
C:定着画像側にわずかの白抜けが確認できるが、実使用可能レベルである。
D:定着画像側に白抜けがはっきりと確認できる。
E:定着画像側にかなりの白抜けが確認できる。
〔耐フィルミング性〕
プリンター「OKI MICROLINE 5400」(株式会社沖データ製)用カートリッジにトナーを充填し、温度25℃相対湿度50%の環境下で、1ページ20秒間欠の条件で印字率5%の画像を10,000枚印字した。その後、15cm×15cmのベタ画像を印刷媒体「J紙」(富士ゼロックス株式会社製)の上端より2cmの部分に印刷した。得られた定着画像の画像抜けの有無を目視で確認した。また、イメージドラムをプリンターから取り出し、感光体フィルミングの有無を目視にて確認し、以下の評価基準に従って、耐フィルミング性を評価した。
A:画像抜けもなく、感光体フィルミングもない
B:画像抜けはないが、感光体フィルミングが若干発生している
C:画像抜けが発生し、感光体フィルミングも発生している
[樹脂の製造]
製造例A1(樹脂A−1)
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、シリコーン「KF−864」(信越化学工業株式会社製)374g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−1を得た。物性を表1に示す。
製造例A2〜A3〔樹脂A−2〜A−3〕
原料組成を表1に示すように変更した以外は製造例A1と同様にして、樹脂A−2〜A−3を得た。物性を表1に示す。
製造例A4〔樹脂A−4〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、1,2−プロパンジオール2758g、テレフタル酸5242g、シリコーン「KF−864」(信越化学株式会社製)343g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、180℃から220℃まで6時間かけて段階昇温を行った。その後、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−4を得た。物性を表1に示す。
製造例A5〔樹脂A−5〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、シリコーン「X−22−343」(信越化学工業株式会社製)374g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−5を得た。物性を表1に示す。
製造例A6〔樹脂A−6〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、シリコーン「X−22−4039」(信越化学工業株式会社製)374g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−6を得た。物性を表1に示す。
製造例A7〔樹脂A−7〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、シリコーン「X−22−3701E」(信越化学工業株式会社製)374g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−7を得た。物性を表1に示す。
製造例A8〔樹脂A−8〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、シリコーン「BY16−880」(東レ・ダウコーニング株式会社製)374g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂A−8を得た。物性を表1に示す。
製造例A81〔樹脂A−81〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、L−ラクチド70質量部(5091g)、D−ラクチド30質量部(2182g)、ビス(2−ヒドロキシプロピル)テレフタレート(BHPT)10質量部(727g)を投入し、内温を徐々に昇温し減圧条件下で脱水処理を行った。次いで、Nパージ下で更に昇温し、目視で系が均一化したことを確認した後、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)24gを系に投入して重合反応を行った。この際、系の内温が190℃を超えないように制御した。2時間の反応時間経過後、系を再び流出ラインに切り替え、減圧条件下で未反応のラクチドを除去し、重合反応を完結させ、樹脂オリゴマーを得た。その後、フラスコ中に、樹脂オリゴマーを100質量部(5882g)、シリコーン「X22−160AS」(信越化学工業株式会社製)を10質量部(588g)投入し、内温を徐々に昇温した。系の均一化を確認した後、減圧下で脱水処理を行った。次いで更に昇温し、170℃においてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)24gを系に投入した後、伸長剤〔イソホロンジイソシアネート(IPDI)〕9質量部(529g)を徐々に加えて伸長反応を行い樹脂A−81を得た。物性を表1に示す。
表中、使用した各種シリコーンは、以下の通りである。なお、以下のシリコーンの粘度は、全自動微量動粘度計(ビスコテック株式会社製)を用い、25℃において測定した動粘度である。
KF−864:シリコーン「KF−864」(信越化学工業株式会社製、アミノ基を側鎖に有するシリコーン、粘度(25℃):1,700mm/s、官能基当量:3,800g/mol)
X−22−343:シリコーン「X−22−343」(信越化学工業株式会社製、エポキシ基を側鎖に有するシリコーン、粘度(25℃):25mm/s、官能基当量:525g/mol)
X−22−4039:シリコーン「X−22−4039」(信越化学工業株式会社製、カルビノール基を側鎖に有するシリコーン、粘度(25℃):90mm/s、水酸基価:58mgKOH/g、官能基当量:966g/mol)
X−22−3701E:シリコーン「X−22−3701E」(信越化学工業株式会社製、カルボキシ基を側鎖に有するシリコーン、粘度(25℃):2,000mm/s、官能基当量:4,000g/mol)
BY16−880:シリコーン「BY16−880」(東レ・ダウコーニング株式会社製、カルボキシ基を側鎖に有するシリコーン、粘度(25℃):2,500mm/s、官能基当量:3,500g/mol、カルボキシ:1.3%)
X−22−160AS:ポリアルキルシロキサン「X−22−160AS」(信越化学工業株式会社製、カルビノール基を末端に有するシリコーン、粘度(25℃):35mm/s、官能基当量:470g/mol)
製造例B1〔樹脂B−1〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物2890g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物2684g、テレフタル酸1563g、ドデセニル無水コハク酸210g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)24gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて1時間保持した。その後、大気圧に戻した後、220℃まで冷却し、トリメリット酸無水物653g、220℃で0.5hrで反応させ、その後、フラスコ内の圧力を下げ、20kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂B−1を得た。物性を表2に示す。
製造例B2〔樹脂B−2〕
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した内容積10Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(2.2)付加物1413g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2.2)付加物4156g、テレフタル酸2430g、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)40gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、235℃で6時間保持した後、フラスコ内の圧力を下げ、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、樹脂B−2を得た。物性を表2に示す。
[トナーの製造]
実施例1−1〔トナー1−1〕
樹脂A−1を65質量部、樹脂B−1を35質量部、負帯電性荷電制御剤「ボントロン E−81」(オリヱント化学工業株式会社製)0.2質量部、銅フタロシアニン顔料「ECB−301」(大日精化工業株式会社製)6質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて1分間混合後、以下に示す条件で溶融混練した。
連続式二本オープンロール型混練機「ニーデックス」(三井鉱山株式会社製、ロール外径:14cm、有効ロール長:80cm)を使用した。連続式二本オープンロール型混練機の運転条件は、高回転側ロール(フロントロール)周速度75r/min(32.97m/min)、低回転側ロール(バックロール)周速度50r/min(21.98m/min)、混練物供給口側端部のロール間隙0.1mmであった。ロール内の加熱媒体温度及び冷却媒体温度は、高回転側ロールの原料投入側が135℃及び混練物排出側が90℃であり、低回転側ロールの原料投入側が35℃及び混練物排出側が35℃であった。また、原料混合物の供給速度は10kg/時間、平均滞留時間は約6分間であった。
得られた樹脂混練物を冷却し、粉砕機「ロートプレックス」(ホソカワミクロン株式会社製)により粗粉砕し、目開きが2mmのふるいを用いて体積中位粒径が2mm以下の粗粉砕物を得た。得られた粗粉砕物を、流動層式ジェットミル「400型TFG」(ホソカワミクロン株式会社製)、遠心力型気流式分級機「TTSPセパレータ」(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて粉砕・分級を行い、体積中位粒径(D50)5.0μmのトナー粒子を得た。
トナー粒子100質量部と、外添剤として疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル株式会社製、疎水化処理剤「DMDS」、平均粒径:16nm)0.5質量部、及び疎水性シリカ「RY−50」(日本アエロジル株式会社製、疎水化処理剤:シリコーンオイル、平均粒径:40nm)1.0質量部をヘンシェルミキサーにて3000r/min(周速度32m/sec)で3分間混合して、トナー1−1を得た。各種評価の結果を表3に示す。
実施例1−2〜1−8、比較例1−1〜1−2〔トナー1−2〜1−8、1−81〜1−82〕
樹脂を表3のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして、トナー1−2〜1−8、1−81〜1−82を得た。各種評価の結果を表3に示す。
実施例2−1〜2−2、3−1〜3−2、4−1〜4−6〔トナー2−1〜2−2、3−1〜3−2、4−1〜4−6〕
荷電制御剤、荷電制御樹脂、着色剤、及び離型剤を表4のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして、トナー2−1〜2−2、3−1〜3−2、4−1〜4−6を得た。各種評価の結果を表4に示す。
上記の実施例で使用した荷電制御剤、着色剤、及び離型剤は、以下の通りである。
・ボントロンE−304:負帯電性荷電制御剤(サリチル酸化合物の金属化合物)、オリヱント化学工業株式会社製
・ボントロンP−51:正帯電性荷電制御剤(4級アンモニウム塩化合物)、オリヱント化学工業株式会社製
・FCA−2521NJ:荷電制御樹脂、藤倉化成株式会社製
・HNP−9:パラフィンワックス、日本精蝋株式会社製、融点:78℃
・カルナウバワックスC2:カルバウバワックス、株式会社加藤洋行製、融点:85℃
・NP055:ポリプロピレンワックス、商品名「三井ハイワックス NP055」、三井化学株式会社製、融点:140℃
・ECB−301:C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニン顔料)、大日精化工業株式会社製
・ハンザイエロー5GX01:C.I.ピグメントイエロー74、クラリアントケミカルズ株式会社製
・トナーイエローHG:C.I.ピグメントイエロー180、クラリアントケミカルズ株式会社製
・Paliotol Yellow D1155:C.I.ピグメントイエロー185、BASF社製
・パーマネントカーミン3810:C.I.ピグメントレッド269、山陽色素株式会社製
・スーパーマゼンタR:C.I.ピグメントレッド122、大日本インキ化学工業株式会社製
・ECR−101:C.I.ピグメントレッド57:1、大日精化工業株式会社製
・モーガルL:カーボンブラック、キャボットジャパン株式会社製
実施例5〔トナー5〕
連続式二本オープンロール型混練機「ニーデックス」の代わりに、同方向回転二軸押出機「PCM−30」(株式会社池貝製、軸の直径:2.9cm、軸の断面積:7.06cm)を使用して溶融混練した以外は、実施例1−1と同様にして、トナー5を得た。各種評価の結果を表5に示す。
実施例6−1〔トナー6−1〕
粉砕及び分級して得られたトナー粒子を表面改質装置ファカルティ「F430型」(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて、所定の円形度になるように、温度、投入量を変更して球形化を行った以外は、実施例1−1と同様にして、トナー6−1を得た。各種評価の結果を表6に示す。
実施例6−2〔トナー6−2〕
粉砕及び分級して得られたトナー粒子を表面改質装置「MR−10」(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、所定の円形度になるように、温度、投入量を変更して球形化を行った以外は、実施例1−1と同様にして、トナー6−2を得た。各種評価の結果を表6に示す。
実施例7〔トナー7〕
外添剤を、表7のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして、トナー7を得た。各種評価の結果を表7に示す。
上記の実施例7で使用した外添剤は、以下の通りである。
・R972:疎水化処理シリカ(疎水化処理剤:DMDS(ジメチルジクロロシラン))、日本エアロジル株式会社製、平均粒径:16nm
・RY50:疎水化処理シリカ(疎水化処理剤:シリコーンオイル)、日本エアロジル株式会社製、平均粒径:40nm
・X−24−9600:球状シリカ微粒子(疎水化処理剤:HMDS(ヘキサメチルジシラザン))、信越化学工業株式会社製、平均粒径:80nm
・エポスターS:メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、日本触媒株式会社製
実施例8−1〜8−2〔トナー8−1、8−2〕
粉砕分級工程においてトナーCV値が所定の範囲に入るように投入量及びローター回転数を調整した以外は、実施例1−1と同様にして、トナー8−1〜8−2を得た。各種評価の結果を表8に示す。
以上、実施例及び比較例の結果から、本願発明によれば、低温定着性、耐ドキュメントオフセット性及び耐フィルミングに優れるトナーが得られることがわかる。

Claims (9)

  1. 2価以上のアルコールを含むアルコール成分と、2価以上のカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分と、シリコーンとの反応物であり、
    前記シリコーンは、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンである、トナー用結着樹脂。
  2. 前記トナー用結着樹脂の数平均分子量が、1,000以上10,000以下である、請求項1に記載のトナー用結着樹脂。
  3. 前記シリコーンは、式(1):

    〔式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数1以上5以下の炭化水素基であり、R’はそれぞれ独立に、炭素数1以上10以下のアルキレン基であり、aは1又は0であり、Xは、それぞれ独立に、アミノ基、カルボキシ基、エポキシ基、又はヒドロキシ基を含む基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位、及び、式(2):

    〔式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数1以上5以下の炭化水素基であり、*は結合部位である。〕で表される繰り返し単位を有する、請求項1又は2に記載のトナー用結着樹脂。
  4. 前記シリコーンは、アミノ基を側鎖に有するシリコーンであり、且つ、前記シリコーンの質量比は、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分及び前記シリコーンの合計量に対して、1質量%以上7質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
  5. 前記シリコーンは、カルボキシ基、エポキシ基、及びカルビノール基から選ばれる少なくとも1種を側鎖に有するシリコーンであり、且つ、前記シリコーンの質量比は、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分及び前記シリコーンの合計量に対して、1質量%以上30質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
  6. 前記シリコーンの質量比が、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分及び前記シリコーンの合計量に対して、4質量%以上7質量%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
  7. 前記アルコール成分が、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含む、請求項1〜6のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載のトナー用結着樹脂を含有する、電子写真用トナー。
  9. 工程1:請求項1〜7のいずれかに記載の結着樹脂を含むトナー原料を溶融混練する工程、及び
    工程2:工程1で得られた溶融混練物を粉砕、分級しトナー粒子を得る工程
    を含む、電子写真用トナーの製造方法。
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