JP2022147736A - 静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像剤 - Google Patents

静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像剤 Download PDF

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Abstract

【課題】画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法を提供する。【解決手段】静電荷像現像用トナーの製造方法は、非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位と結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位とがともに負の値であり、結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも小さい。【選択図】なし

Description

本開示は、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像剤に関する。
特許文献1には、少なくとも2種の重合体一次粒子と着色剤粒子をpH2~7の条件下に凝集して粒子凝集体を得る工程を有するトナーの製造方法において、第1の重合体一次粒子のゼータ電位の絶対値が5~30mVであり、第2の重合体一次粒子のゼータ電位の絶対値が30~100mVであるトナーの製造方法が開示されている。
特許文献2には、着色剤と結晶性樹脂を主成分とする結着樹脂とを少なくとも含有するトナーの製造方法において、少なくとも、カルボン酸基を有する結晶性樹脂の粒子が分散してなる、pHが6.0以上10.0以下であるとともにゼータ電位が-60mV以上-30mV以下である物性を有する樹脂粒子分散液と、着色剤の粒子が分散してなる着色剤粒子分散液とを混合し凝集させることで、結晶性樹脂の粒子と着色剤の粒子が混在した凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を得る凝集工程と、凝集粒子分散液を加熱して融合させトナー粒子を得る融合工程とを有するトナーの製造方法が開示されている。
特許文献3には、バインダー樹脂と着色剤を含有する粒状の混合物及び水系媒体を混合してトナー材料分散液を調製する工程、トナー材料分散液を機械的せん断に供し粒状の混合物を微粒化して、粒状の混合物の粒径よりも小さい粒径を有する微粒子を含む分散液を調製する工程、及び微粒子を含む分散液をpH調整することにより微粒子を凝集せしめ凝集粒子を形成する工程を具備する現像剤の製造方法であって、凝集粒子を形成する工程において、分散液中の粒子はpH7のとき2μm以下の体積平均粒径を有し、粒子のゼータ電位が-30mVのとき分散液中のpHは3.0~6.9である現像剤の製造方法が開示されている。
特開2002-333737号公報 特開2005-140987号公報 特開2011-128574号公報
本開示は、結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも大きい場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段には、下記の態様が含まれる。
<1> 非晶性樹脂粒子を含む非晶性樹脂粒子分散液と結晶性樹脂粒子を含む結晶性樹脂粒子分散液とを混合し、前記非晶性樹脂粒子及び前記結晶性樹脂粒子を含む混合分散液を作製する混合工程と、
前記混合分散液中で前記非晶性樹脂粒子及び前記結晶性樹脂粒子を凝集させて凝集粒子を形成する凝集工程と、
前記凝集粒子を含む分散液を加熱し前記凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する合一工程と、を有し、
前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位と前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位とがともに負の値であり、前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも小さい、静電荷像現像用トナーの製造方法。
<2> 前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値と前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値との差D1が10mV以上50mV以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<3> 前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値が-70mV以上-30mV以下であり、且つ、前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値が-30mV以上-10mV以下である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<4> 前記混合工程が、前記混合分散液のpHを4.5以上6.0以下の範囲に調整することを含む、<1>~<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<5> 前記凝集工程が、
前記混合分散液に凝集剤を添加することと、
前記混合分散液に前記凝集剤を添加した後、前記混合分散液の温度を0.2℃/min以下の昇温速度で上昇させることと、を含む、<1>~<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<6> 前記非晶性樹脂粒子が非晶性ポリエステル樹脂粒子を含み、且つ、前記結晶性樹脂粒子が結晶性ポリエステル樹脂粒子を含む、<1>~<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<7> 前記混合工程において、前記混合分散液に含まれる前記非晶性樹脂粒子と前記結晶性樹脂粒子の質量比が、非晶性樹脂粒子:結晶性樹脂粒子=97:3~70:30である、<1>~<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<8> 前記混合工程が、離型剤粒子を含む離型剤粒子分散液及び着色剤粒子を含む着色剤粒子分散液の少なくとも一方も混合し、前記離型剤粒子及び前記着色剤粒子の少なくとも一方をも含む前記混合分散液を作製する工程であり、
前記凝集工程が、前記離型剤粒子及び前記着色剤粒子の少なくとも一方をも凝集させて前記凝集粒子を形成する工程である、
<1>~<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<9> 前記凝集工程の後にさらに、前記凝集粒子を含む分散液と、シェル層となる樹脂粒子を含む分散液とを混合して、前記凝集粒子の表面に前記シェル層となる樹脂粒子を凝集させて第二の凝集粒子を形成する第二の凝集工程を有し、
前記合一工程が、前記第二の凝集粒子を含む分散液を加熱し前記第二の凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する工程である、
<1>~<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<10> <1>~<9>のいずれか1項に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により製造された静電荷像現像用トナー。
<11> <1>~<9>のいずれか1項に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により製造された静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<1>、<3>、<6>、<8>及び<9>に係る発明によれば、結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも大きい場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<2>に係る発明によれば、非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値と結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値との差D1が10mV未満又は50mV超である場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<4>に係る発明によれば、混合工程が、混合分散液のpHを4.5以上6.0以下の範囲に調整することを含まない場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<5>に係る発明によれば、凝集工程が、混合分散液に凝集剤を添加した後、混合分散液の温度を0.2℃/min超の昇温速度で上昇させる場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<7>に係る発明によれば、混合分散液に含まれる非晶性樹脂粒子と結晶性樹脂粒子の質量比が、非晶性樹脂粒子:結晶性樹脂粒子=97:3~70:30の範囲を外れる場合に比べて、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーを製造しうる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<10>に係る発明によれば、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<11>に係る発明によれば、画像に光沢ムラが発生することを抑制する静電荷像現像剤が提供される。
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において、「トナー」とは「静電荷像現像用トナー」を指し、「現像剤」とは「静電荷像現像剤」を指し、「キャリア」とは「静電荷像現像用キャリア」を指す。
本開示において、材料粒子を溶媒中で凝集及び合一させてトナー粒子を製造する方法を、EA(Emulsion Aggregation)法という。
<静電荷像現像用トナーの製造方法>
本実施形態に係るトナーの製造方法は、EA法によってトナー粒子を製造することを含むトナーの製造方法であり、下記の混合工程、凝集工程及び合一工程を有する。
混合工程:非晶性樹脂粒子を含む非晶性樹脂粒子分散液と結晶性樹脂粒子を含む結晶性樹脂粒子分散液とを混合し、非晶性樹脂粒子及び結晶性樹脂粒子を含む混合分散液を作製する工程。
凝集工程:混合分散液中で非晶性樹脂粒子及び結晶性樹脂粒子を凝集させて凝集粒子を形成する工程。
合一工程:凝集粒子を含む分散液を加熱し凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する工程。
本実施形態に係るトナーの製造方法は、非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位と結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位とがともに負の値であり、結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも小さい。
非晶性樹脂粒子分散液を複数種類用意する場合は、混合分散液に持ち込む樹脂量が最も多い非晶性樹脂粒子分散液が上記の要件を満たせばよい。
結晶性樹脂粒子分散液を複数種類用意する場合は、混合分散液に持ち込む樹脂量が最も多い結晶性樹脂粒子分散液が上記の要件を満たせばよい。
本実施形態に係るトナーの製造方法によって製造されたトナーは、画像に光沢ムラが発生することを抑制する。その機序として、下記のことが推測される。
画像に光沢ムラが発生することを抑制する目的で、トナーに結晶性樹脂を含ませることが知られている。光沢ムラの発生をより効果的に抑制するには、結晶性樹脂はトナー表面近傍に存在することが好ましい。
ところで、トナーの材料粒子を溶媒中で凝集させたのち融合合一させるトナー製造方法において、複数種類の材料粒子は、粒子の表面電位の差が小さいほど互いに混じり合いやすい傾向がある。
本実施形態の製造方法は、トナー製造に供する非晶性樹脂粒子分散液と結晶性樹脂粒子分散液との間にゼータ電位の差を設け、結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも小さいことにより、凝集粒子における結晶性樹脂粒子の配置を表面近傍にする。出来上がったトナーにおいても、結晶性樹脂粒子がトナー表面近傍に存在するので、光沢ムラの発生を効率的に抑制することができる。
本実施形態において非晶性樹脂粒子分散液、結晶性樹脂粒子分散液及び離型剤粒子分散液のゼータ電位は、電気泳動法(レーザードップラー法とも呼ばれる。)により測定する。測定装置は、例えば、大塚電子株式会社のゼータ電位測定システムELSZ-2000Z又はELSZ-2000ZSである。
粒子分散液の一部を採り、希釈することなく、pH調整することなく、測定試料とする。測定時の測定試料の液温は25℃である。
本実施形態において樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
本実施形態において樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
以下、本実施形態に係るトナーの製造方法の工程及び材料を詳細に説明する。
[混合工程]
混合工程は、少なくとも非晶性樹脂粒子分散液と結晶性樹脂粒子分散液とを混合する工程である。混合工程において、離型剤粒子分散液をさらに混合してよく、着色剤粒子分散液をさらに混合してよい。これら粒子分散液を混合する順は、限定されない。
混合工程において作製される混合分散液は、少なくとも非晶性樹脂粒子と結晶性樹脂粒子とを含み、さらに離型剤粒子を含んでよく、さらに着色剤粒子を含んでよい。
以下、非晶性樹脂粒子分散液、結晶性樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液及び着色剤粒子分散液に共通することについて「粒子分散液」と総称して説明する。
粒子分散液の実施形態の一例は、界面活性剤によって材料を分散媒中に粒子状に分散させた分散液である。
粒子分散液の分散媒としては、水系媒体が好ましい。水系媒体としては、例えば、水、アルコールが挙げられる。水は、蒸留水、イオン交換水などのイオン含有量を低減した水が好ましい。これら水系媒体は、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。
材料を分散媒中に分散させる界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン性界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;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性界面活性剤;などが挙げられる。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。非イオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤と併用してもよい。
材料を分散媒中に粒子状に分散する方法としては、回転せん断型ホモジナイザー、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の公知の分散方法が挙げられる。
樹脂を分散媒中に粒子状に分散させる方法としては、転相乳化法が挙げられる。転相乳化法とは、樹脂をその樹脂が可溶な疎水性有機溶剤に溶解し、有機連続相(O相)に塩基を加えて中和したのち、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
粒子分散液中に分散する粒子の体積平均粒径は、30nm以上300nm以下が好ましく、50nm以上250nm以下がより好ましく、80nm以上200nm以下が更に好ましい。
粒子分散液中の粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)で測定した粒度分布において、小径側から累積50%となる粒径を指す。
粒子分散液に含まれる粒子の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましく、15質量%以上30質量%以下が更に好ましい。
非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値と結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値との差D1は、凝集粒子における結晶性樹脂粒子の配置を凝集粒子の表面近傍にする観点から、10mV以上50mV以下が好ましく、15mV以上45mV以下がより好ましく、20mV以上40mV以下が更に好ましい。
非晶性樹脂粒子分散液を複数種類用意する場合は、混合分散液に持ち込む樹脂量が最も多い非晶性樹脂粒子分散液が上記の要件を満たせばよい。
結晶性樹脂粒子分散液を複数種類用意する場合は、混合分散液に持ち込む樹脂量が最も多い結晶性樹脂粒子分散液が上記の要件を満たせばよい。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値と結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値との差も、上記範囲であることが好ましい。
非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値は、非晶性樹脂粒子分散液及び混合分散液における非晶性樹脂粒子の分散安定性の観点から、-70mV以上-30mV以下が好ましく、-65mV以上-40mV以下がより好ましく、-60mV以上-45mV以下が更に好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値も上記範囲が好ましい。
非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位は、例えば、非晶性樹脂の重合成分の種類、非晶性樹脂粒子分散液に含まれる界面活性剤の種類及び量によって制御する。
結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値は、結晶性樹脂粒子分散液及び混合分散液における結晶性樹脂粒子の分散安定性の観点と、凝集粒子における結晶性樹脂粒子の配置を凝集粒子の表面近傍にする観点とから、-30mV以上-10mV以下が好ましく、-30mV以上-15mV以下がより好ましく、-30mV以上-20mV以下が更に好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値も上記範囲が好ましい。
結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位は、例えば、結晶性樹脂の重合成分の種類、結晶性樹脂粒子分散液に含まれる界面活性剤の種類及び量によって制御する。
-非晶性樹脂-
非晶性樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂は、市販品を使用してもよいし、合成品を使用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。
非晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(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、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
非晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
非晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下より好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
-結晶性樹脂-
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、市販品を使用してもよいし、合成品を使用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等)、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、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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。
結晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価カルボン酸としては、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値を-30mV以上-10mV以下の範囲に制御する観点から、ジカルボン酸が好ましい。ジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸が挙げられる。
上記の脂肪族ジカルボン酸の合計量は、多価カルボン酸の全体量に対して、80モル%以上95モル%以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。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、1,4-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、1,7-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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,14-エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の重合成分である多価アルコールとしては、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のゼータ電位の値を-30mV以上-10mV以下の範囲に制御する観点から、ジオールが好ましい。ジオールとしては、脂肪族ジオールが挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,14-テトラデカンジオールが挙げられる。
上記の脂肪族ジオールの合計量は、多価アルコールの全体量に対して、80モル%以上95モル%以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、公知の製造方法により得られる。
-その他の結着樹脂-
結着樹脂として、ポリエステル樹脂以外のその他の樹脂を併用してもよい。その他の樹脂として、例えば、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
離型剤の融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」に従って求める。
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;などが挙げられる。着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。
混合分散液に含まれる粒子の質量比は、画像に光沢ムラが発生することを抑制する観点から、下記の範囲が好ましい。
非晶性樹脂粒子と結晶性樹脂粒子の質量比は、非晶性樹脂粒子:結晶性樹脂粒子=97:3~70:30であることが好ましく、95:5~75:25がより好ましく、92:8~80:20が更に好ましい。
混合分散液が離型剤粒子を含む場合、(非晶性樹脂粒子+結晶性樹脂粒子):離型剤粒子=97:3~85:15であることが好ましく、95:5~88:12がより好ましく、93:7~90:10が更に好ましい。
混合分散液が着色剤粒子を含む場合、(非晶性樹脂粒子+結晶性樹脂粒子):着色剤粒子=97:3~85:15であることが好ましく、96:4~88:12がより好ましく、95:5~90:10が更に好ましい。
混合工程は、混合分散液のpHを4.5以上6.0以下の範囲に調整することを含むことが好ましい。pHが4.5以上6.0以下の範囲である混合分散液を凝集工程に供した場合、粒子分散液のゼータ電位の値がそれぞれ先述の範囲である材料粒子がもれなく凝集しやすい。
混合分散液のpHを調整する手段としては、酸性水溶液である硝酸水溶液、塩酸水溶液又は硫酸水溶液の添加が挙げられる。
[凝集工程(第一の凝集工程)]
凝集工程は、少なくとも非晶性樹脂粒子と結晶性樹脂粒子とを凝集させて凝集粒子を形成する工程である。凝集工程は、離型剤粒子をも凝集させてよく、着色剤粒子をも凝集させてよい。
本実施形態に係るトナーの製造方法が後述する第二の凝集工程(シェル層を形成するための工程)を有する場合、上記の凝集工程を「第一の凝集工程」という。第一の凝集工程は、コア・シェル構造のトナーにおけるコアを形成する工程である。
凝集工程は、例えば、
混合分散液を攪拌しながら、混合分散液に凝集剤を添加することと、
混合分散液に凝集剤を添加した後、混合分散液を攪拌しながら混合分散液を加熱し、混合分散液の温度を上昇させることと、を含む。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。凝集剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
凝集剤としては、2価以上の金属塩化合物が好ましく、3価金属塩化合物がより好ましく、3価の無機アルミニウム塩化合物が更に好ましい。3価の無機アルミニウム塩化合物としては、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等が挙げられる。
凝集剤の添加量は、制限されるものではない。凝集剤として3価金属塩化合物を使用する場合の3価金属塩化合物の添加量は、結着樹脂100質量部に対して、0.3質量部以上2質量部以下が好ましく、0.5質量部以上1.5質量部以下がより好ましく、0.6質量部以上1.3質量部以下が更に好ましい。
混合分散液を加熱する際の混合分散液の到達温度は、非晶性樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)を基準にした温度、例えば、非晶性樹脂粒子の(Tg-30℃)以上(Tg-10℃)以下が好ましい。
混合分散液がTgの異なる非晶性樹脂粒子を複数種類含有する場合、各Tgのうち最も低い温度を凝集工程におけるガラス転移温度とする。
凝集工程において、混合分散液に凝集剤を添加した後、混合分散液を攪拌しながら混合分散液を加熱する際、混合分散液の温度を0.2℃/min以下の昇温速度で比較的ゆっくり上昇させることが好ましい。混合分散液の温度を比較的ゆっくり上昇させることにより、各種の材料粒子がいっせいに凝集せず、ゼータ電位の絶対値の大きい粒子から小さい粒子へと順に凝集しやすい。したがって、混合分散液の温度を比較的ゆっくり上昇させることにより、非晶性樹脂粒子が結晶性樹脂粒子に先立って凝集し、結晶性樹脂粒子が非晶性樹脂粒子の後から凝集し、凝集粒子の表面近傍に結晶性樹脂粒子が配置されやすい。
混合分散液に凝集剤を添加した後、混合分散液の温度を昇温させる速度は、0.1℃/min以上0.2℃/min以下が好ましい。
[第二の凝集工程]
第二の凝集工程は、コア・シェル構造のトナーを製造する目的で設ける工程であり、第一の凝集工程の後に設ける工程である。第二の凝集工程は、シェル層を形成するための工程である。
第二の凝集工程は、凝集粒子を含む分散液と、シェル層となる樹脂粒子を含む分散液とを混合し、凝集粒子の表面にシェル層となる樹脂粒子を凝集させて第二の凝集粒子を形成する工程である。
シェル層となる樹脂粒子を含む分散液としては、コアを形成するための非晶性樹脂粒子分散液が好適であり、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液がより好適である。シェル層となる樹脂粒子を含む分散液としては、トナー粒子の表面に結晶性樹脂の露出を抑える観点から、結晶性樹脂粒子分散液を用いないことが好ましい。
第二の凝集工程は、例えば、
凝集粒子を含む分散液を攪拌しながら、凝集粒子を含む分散液に、シェル層となる非晶性樹脂粒子を含む分散液を添加することと、
シェル層となる非晶性樹脂粒子を含む分散液を添加した後の凝集粒子を含む分散液を攪拌しながら加熱することと、を含む。
凝集粒子を含む分散液を加熱する際の、凝集粒子を含む分散液の到達温度は、シェル層となる非晶性樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)を基準にした温度、例えば、シェル層となる非晶性樹脂粒子の(Tg-30℃)以上(Tg-10℃)以下が好ましい。
凝集粒子又は第二の凝集粒子が予め定められた大きさに成長した後、合一工程の加熱を行う前に、凝集粒子又は第二の凝集粒子の成長を停止させる目的で、凝集粒子又は第二の凝集粒子を含む分散液に、凝集工程において使用した凝集剤に対するキレート剤を添加してもよい。
キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、結着樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
凝集粒子又は第二の凝集粒子が予め定められた大きさに成長した後、合一工程の加熱を行う前に、凝集粒子又は第二の凝集粒子の成長を停止させる目的で、凝集粒子又は第二の凝集粒子を含む分散液のpHを上昇させてもよい。
凝集粒子又は第二の凝集粒子を含む分散液のpHを上昇させる手段としては、アルカリ金属水酸化物の水溶液及びアルカリ土類金属水酸化物の水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加が挙げられる。
凝集粒子又は第二の凝集粒子を含む分散液の到達pHは、8以上10以下であることが好ましい。
[合一工程]
合一工程は、凝集粒子を含む分散液を加熱し凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する工程である。
合一工程の前に第二の凝集工程を設けた場合、合一工程は、第二の凝集粒子を含む分散液を加熱し第二の凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する工程である。第二の凝集工程及び合一工程を経ることで、コア・シェル構造のトナー粒子を製造することができる。
以下に説明する形態は、凝集粒子と第二の凝集粒子とに共通である。
凝集粒子を含む分散液の到達温度は、非晶性樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以上が好ましく、具体的には、非晶性樹脂粒子のTgより10℃から30℃高い温度が好ましい。
凝集粒子がTgの異なる非晶性樹脂粒子を複数種類含有する場合、各Tgのうち最も高い温度を合一工程におけるガラス転移温度とする。
合一工程の終了後、分散液中のトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
[外添剤を外添する工程]
本実施形態のトナーの製造方法は、トナー粒子に外添剤を外添する工程を有することが好ましい。
トナー粒子に対する外添剤の外添は、乾燥状態のトナー粒子と外添剤とを混合することによって行う。混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行う。さらに、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面には、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは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。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量は、トナー粒子の質量に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
<トナー>
本実施形態に係る製造方法によって製造されるトナーは、トナー粒子に外添剤を外添した外添トナーであることが好ましい。外添剤の形態は先述のとおりである。
本実施形態に係る製造方法によって製造されるトナーは、単層構造のトナーであってもよいし、芯部(コア)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とを有するコア・シェル構造のトナーであってもよい。コア・シェル構造のトナーは、例えば、非晶性樹脂と結晶性樹脂と離型剤とを含む芯部と、非晶性樹脂を含む被覆層とを有する。コア・シェル構造のトナーにおいて芯部は着色剤を含んでもよい。
トナーが含有する非晶性樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
トナーが含有する結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
トナーにおける結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、全結着樹脂の3質量%以上30質量%以下が好ましく、8質量%以上20質量%以下がより好ましい。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
離型剤の含有量は、トナー全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
トナーが着色剤を含有する場合、着色剤の含有量は、トナー全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
トナーの体積平均粒径は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。トナーの体積平均粒径の測定方法は下記のとおりである。
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)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して、トナーの粒度分布を測定する。測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナーの平均円形度は、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナーの平均円形度は、(粒子投影像と同じ面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)である。フロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)を用いて、3500個の粒子をサンプリングして求める。
<現像剤>
本実施形態に係る製造方法によって製造されたトナーは、一成分現像剤として使用してもよく、キャリアと混合し二成分現像剤として使用してもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;などが挙げられる。
磁性粉分散型キャリア又は樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、この表面を樹脂で被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物;などが挙げられる。
被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
芯材の表面を樹脂で被覆するには、被覆用の樹脂及び各種添加剤(必要に応じて使用する)を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する樹脂の種類や、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法;被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、その後に溶剤を除去するニーダーコーター法;などが挙げられる。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。
以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
合成、処理、製造などは、特に断りのない限り、室温(25℃±3℃)で行った。
<粒子分散液の作製>
[非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の作製]
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 : 5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:95モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を220℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら30分間かけて230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却し、非晶性ポリエステル樹脂(A1)(重量平均分子量18000、ガラス転移温度59℃)を得た。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2-ブタノール25部を投入して混合溶剤とした後、非晶性ポリエステル樹脂(A1)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を25℃に戻し、体積平均粒径180nmの樹脂粒子が分散した分散液を得た。この分散液にイオン交換水を加えて固形分を20%に調製して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)を得た。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)のゼータ電位の値を測定したところ、-47mVであった。
[非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A2)の作製]
・テレフタル酸 :35モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 : 5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:95モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を220℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら30分間かけて230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却し、非晶性ポリエステル樹脂(A2)(重量平均分子量17000、ガラス転移温度60℃)を得た。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2-ブタノール25部を投入して混合溶剤とした後、非晶性ポリエステル樹脂(A2)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を25℃に戻し、体積平均粒径170nmの樹脂粒子が分散した分散液を得た。この分散液にイオン交換水を加えて固形分を20%に調製して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A2)を得た。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A2)のゼータ電位の値を測定したところ、-64mVであった。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C1)の作製]
・セバシン酸 :233質量部
・1,10-デカンジオール:248質量部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C1)(重量平均分子量11500、融解温度71℃)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(C1)50部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK)2部と、イオン交換水200部とを混合し、120℃に加熱してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C1)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C1)のゼータ電位の値を測定したところ、-19mVであった。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C2)の作製]
・セバシン酸 :256質量部
・1,10-デカンジオール:248質量部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C2)(重量平均分子量11000、融解温度73℃)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(C2)50部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK)2部と、イオン交換水200部とを混合し、120℃に加熱してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が170nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C2)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C2)のゼータ電位の値を測定したところ、-28mVであった。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3)の作製]
・1,9-ノナンジカルボン酸:249質量部
・1,8-オクタンジオール :208質量部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C3)(重量平均分子量11000、融解温度74℃)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(C3)50部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK)2部と、イオン交換水200部とを混合し、120℃に加熱してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3)のゼータ電位の値を測定したところ、-39mVであった。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C4)の作製]
・1,10-デカンジカルボン酸:265質量部
・1,6-ヘキサンジオール :168質量部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C4)(重量平均分子量12000、融解温度75℃)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(C4)50部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK)2部と、イオン交換水200部とを混合し、120℃に加熱してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C4)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C4)のゼータ電位の値を測定したところ、-50mVであった。
[離型剤粒子分散液(W)の作製]
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)、HNP-9、融解温度75℃):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK) : 1部
・イオン交換水 :350部
上記の材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した。次いで、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、水を加えて固形分を20%に調製して、離型剤粒子分散液(W)とした。離型剤粒子分散液(W)の体積平均粒径は200nmであった。
[着色剤粒子分散液(C)の作製]
・シアン顔料(ピグメントブルー15:3、大日精化工業) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水 :195部
上記の材料を混合し、高圧衝撃式分散機(アルティマイザーHJP30006、スギノマシン社)を用いて60分間分散処理し、固形分20%の着色剤粒子分散液(C)を得た。
<実施例1>
[混合工程]
・イオン交換水 :215部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) :250部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3) : 40部
・離型剤粒子分散液(W) : 40部
・着色剤粒子分散液(C) : 20部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK):2.8部
上記の材料を、温度計、pH計及び攪拌機を具備した反応容器に入れた。反応容器の外部からマントルヒーターで温度を30℃に制御しながら、攪拌回転数150rpmで攪拌しながら30分間保持した。次いで、0.3N硝酸水溶液にて混合分散液のpHを5.5に調整した。
[第一の凝集工程]
ポリ塩化アルミニウム(王子製紙(株)、有効成分30%、粉末品)0.7部をイオン交換水7部に溶解させたPAC水溶液を用意した。混合分散液をホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で分散しながら、PAC水溶液を添加した。次いで、混合分散液を攪拌しながら、昇温速度0.1℃/minで48℃まで昇温した。分散液の温度が48℃に達したところで凝集粒子の粒径をコールターマルチサイザーII(アパーチャー径50μm)にて測定したところ、体積平均粒径5.0μmであった。
[第二の凝集工程]
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)150部のpHを0.3N硝酸水溶液にて4.0に調整し、凝集粒子を含む分散液に、攪拌を継続しながら添加した。次いで、分散液を攪拌しながら50℃まで昇温した。分散液の温度が50℃に達したところで第二の凝集粒子の粒径をコールターマルチサイザーII(アパーチャー径50μm)にて測定したところ、体積平均粒径5.8μmであった。
第二の凝集粒子を含む分散液に、10%のニトリロ三酢酸ナトリウム塩水溶液(キレスト(株)、キレスト70)を20部加え、次いで、1N水酸化ナトリウム水溶液にてpHを9.0に調整した。
[合一工程]
第二の凝集粒子を含む分散液を87℃まで加熱し、60分間保持した。次いで、分散液を室温まで冷却し、固形分を濾別した。固形分をイオン交換水に再分散し、濾別を繰り返して、濾液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った。次いで、庫内温度40℃の真空乾燥器で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。トナー粒子の体積平均粒径は5.8μmであった。
[外添剤の添加]
トナー粒子100部と、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社、RY50)1.5部とをサンプルミルに入れ、回転速度10000rpmで30秒間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーを得た。
[キャリアの作製]
・Mn-Mg-Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン : 14部
・ポリメタクリル酸メチル : 2部
・カーボンブラック(キャボット社、VXC72) :0.12部
フェライト粒子を除く上記材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とを混合し、関西ペイント社製サンドミルを用いて回転速度1200rpmで30分間攪拌し、分散液を得た。この分散液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることにより、キャリアを得た。
[現像剤の作製]
トナー10部とキャリア100部とをV型ブレンダーに入れ20分間攪拌し、次いで、目開き212μmの振動篩で篩分して現像剤を得た。
<比較例1>
[混合工程]
・イオン交換水 :215部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) :250部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C4) : 40部
・離型剤粒子分散液(W) : 40部
・着色剤粒子分散液(C) : 20部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK):2.8部
上記材料を、温度計、pH計及び攪拌機を具備した反応容器に入れた。反応容器の外部からマントルヒーターで温度を30℃に制御しながら、攪拌回転数150rpmで攪拌しながら30分間保持した。次いで、0.3N硝酸水溶液にて混合分散液のpHを3.0に調整した。
[第一の凝集工程]
ポリ塩化アルミニウム(王子製紙(株)、有効成分30%、粉末品)0.7部をイオン交換水7部に溶解させたPAC水溶液を用意した。混合分散液をホモジナイザー(IKAジャパン(株)、ウルトラタラックスT50)で分散しながら、PAC水溶液を添加した。次いで、混合分散液を攪拌しながら、昇温速度0.3℃/minで48℃まで昇温した。分散液の温度が48℃に達したところで凝集粒子の粒径をコールターマルチサイザーII(アパーチャー径50μm)にて測定したところ、体積平均粒径5.0μmであった。
[第二の凝集工程]
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)150部のpHを0.3N硝酸水溶液にて4.0に調整し、凝集粒子を含む分散液に、攪拌を継続しながら添加した。次いで、分散液を攪拌しながら50℃まで昇温した。分散液の温度が50℃に達したところで第二の凝集粒子の粒径をコールターマルチサイザーII(アパーチャー径50μm)にて測定したところ、体積平均粒径5.8μmであった。
第二の凝集粒子を含む分散液に、10%のニトリロ三酢酸ナトリウム塩水溶液(キレスト(株)、キレスト70)を20部加え、次いで、1N水酸化ナトリウム水溶液にてpHを9.0に調整した。
[合一工程]
第二の凝集粒子を含む分散液を87℃まで加熱し、60分間保持した。次いで、分散液を室温まで冷却し、固形分を濾別した。固形分をイオン交換水に再分散し、濾別を繰り返して、濾液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った。次いで、庫内温度40℃の真空乾燥器で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。トナー粒子の体積平均粒径は5.8μmであった。
次いで、実施例1と同様に、トナー粒子に外添剤を添加し、キャリアと混合して、現像剤を得た。
<実施例2~19>
実施例1と同様にして、ただし、非晶性ポリエステル樹脂の種類、結晶性ポリエステル樹脂の種類、混合工程において混合する分散液量、混合工程において調整するpH、及び第一の凝集工程の昇温速度を表1に記載の仕様に変更して、トナー粒子を得た。次いで、実施例1と同様に、トナー粒子に外添剤を添加し、キャリアと混合して、現像剤を得た。
<性能評価>
[光沢ムラ]
実施例及び比較例で得られた現像剤を用いて、以下のとおり光沢ムラを評価した。
現像剤を画像形成装置「富士ゼロックス(株)製DocuCentrecolor 400」改造機の現像機に充填した。温度28℃且つ相対湿度85%環境下で10時間保管した普通紙(Canon(株)製、商品名:CS-520、A3サイズ)を用意した。
上記の画像形成装置で、温度28℃且つ相対湿度85%の環境下、プロセススピード308mm/s、定着温度150℃にて、上記の普通紙を白紙の状態で50枚出力した。次いで、上記の普通紙の先端に縦50mm且つ横280mmのベタ画像(トナー載り量10.0g/mの画像)を100枚出力した。1枚目、10枚目及び100枚目のベタ画像においてグロスを測定した。グロスの測定は、携帯型光沢計(BYKガードナー マイクロトリグロス、(株)東洋精機製作所製)を用いて、60度グロスの測定を、ベタ画像の中央部、右上端部、右下端部、左上端部及び左下端部の5か所において実施した。グロスの測定値から標準偏差を求め、以下のとおり分類した。
A:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が1.5未満
B:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が2未満
C:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が3未満
D:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が5未満
E:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が7未満
F:1枚目、10枚目及び100枚目の測定箇所15点の標準偏差が7以上
Figure 2022147736000001

Claims (11)

  1. 非晶性樹脂粒子を含む非晶性樹脂粒子分散液と結晶性樹脂粒子を含む結晶性樹脂粒子分散液とを混合し、前記非晶性樹脂粒子及び前記結晶性樹脂粒子を含む混合分散液を作製する混合工程と、
    前記混合分散液中で前記非晶性樹脂粒子及び前記結晶性樹脂粒子を凝集させて凝集粒子を形成する凝集工程と、
    前記凝集粒子を含む分散液を加熱し前記凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する合一工程と、を有し、
    前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位と前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位とがともに負の値であり、前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値が前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の絶対値よりも小さい、
    静電荷像現像用トナーの製造方法。
  2. 前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値と前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値との差D1が10mV以上50mV以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  3. 前記非晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値が-70mV以上-30mV以下であり、且つ、前記結晶性樹脂粒子分散液のゼータ電位の値が-30mV以上-10mV以下である、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  4. 前記混合工程が、前記混合分散液のpHを4.5以上6.0以下の範囲に調整することを含む、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 前記凝集工程が、
    前記混合分散液に凝集剤を添加することと、
    前記混合分散液に前記凝集剤を添加した後、前記混合分散液の温度を0.2℃/min以下の昇温速度で上昇させることと、を含む、
    請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  6. 前記非晶性樹脂粒子が非晶性ポリエステル樹脂粒子を含み、且つ、前記結晶性樹脂粒子が結晶性ポリエステル樹脂粒子を含む、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  7. 前記混合工程において、前記混合分散液に含まれる前記非晶性樹脂粒子と前記結晶性樹脂粒子の質量比が、非晶性樹脂粒子:結晶性樹脂粒子=97:3~70:30である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  8. 前記混合工程が、離型剤粒子を含む離型剤粒子分散液及び着色剤粒子を含む着色剤粒子分散液の少なくとも一方も混合し、前記離型剤粒子及び前記着色剤粒子の少なくとも一方をも含む前記混合分散液を作製する工程であり、
    前記凝集工程が、前記離型剤粒子及び前記着色剤粒子の少なくとも一方をも凝集させて前記凝集粒子を形成する工程である、
    請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  9. 前記凝集工程の後にさらに、前記凝集粒子を含む分散液と、シェル層となる樹脂粒子を含む分散液とを混合して、前記凝集粒子の表面に前記シェル層となる樹脂粒子を凝集させて第二の凝集粒子を形成する第二の凝集工程を有し、
    前記合一工程が、前記第二の凝集粒子を含む分散液を加熱し前記第二の凝集粒子を融合合一してトナー粒子を形成する工程である、
    請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  10. 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により製造された静電荷像現像用トナー。
  11. 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により製造された静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
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