JP5238637B2 - トナーおよびトナー製造方法 - Google Patents
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Description
前記第1官能基と前記第2官能基とが架橋しており、
前記有機微粒子は、該有機微粒子を構成する樹脂間で架橋する架橋構造を有し、設計ガラス転移温度が20℃以下であることを特徴とするトナーである。
また本発明は、前記有機微粒子が、乳化重合法によって作製されることを特徴とする。
二軸混練機を用いて130℃以上の温度で前記混合物を混練しながら、前記結着樹脂中の第1官能基と、前記有機微粒子の表面の第2官能基とを架橋反応させる混練工程とを含むことを特徴とするトナー製造方法である。
はじめに、本発明に係るトナーを構成するトナー粒子1について説明する。図1は、トナー粒子1を示す模式的な断面図である。トナー粒子1は、結着樹脂2と有機微粒子3と着色剤4とを含む。トナー粒子1は、結着樹脂2中に有機微粒子3および着色剤4が分散されたものである。結着樹脂2は図示しない第1官能基を有する。有機微粒子3はその表面に図示しない第2官能基を有する。また、有機微粒子3は、有機微粒子3を構成する樹脂間で架橋する架橋構造を有する。すなわち、有機微粒子3は、内部に架橋構造を有する。結着樹脂2の第1官能基と有機微粒子3の第2官能基とは、架橋反応している。有機微粒子3は、設計ガラス転移温度(設計Tg)が20℃以下である。
結着樹脂としては、第1官能基としてカルボキシル基、アミノ基、またはエポキシ基(もしくはグリシジル基)を有する樹脂を用いる。なお、アミノ基とは、−NH2、−NHR1、−NR1R2のいずれかを指す。結着樹脂は、具体的には、以下の(A)〜(C)の樹脂の少なくとも1つを含む。
カルボキシル基を有する樹脂としては、スチレン類、アクリル系単量体、メタクリル系単量体、エチレン性不飽和酸単量体、ビニルニトリル類、ビニルエーテル類、およびビニルケトン類のうちの、1種以上の単量体の重合体(2種以上の場合は共重合体)を挙げることができる。ただし、上記共重合体は、カルボキシル基を有する樹脂であるために、アクリル系単量体、メタクリル系単量体、アクリル酸、およびメタクリル酸のうち、少なくとも1種以上を含む。
エポキシ基を有する樹脂としては、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂とビニル系樹脂との混合物、または、エポキシ樹脂とビニル系樹脂との共存下において、ビニル系単量体を重合することによって得られる、グラフト重合体、エポキシ基を有するスチレンアクリル系樹脂などを挙げることができる。
アミノ基を有する樹脂としては、アミド樹脂、アミド樹脂とビニル系樹脂との混合物、または、アミド樹脂とビニル系樹脂との共存下において、ビニル系単量体を重合することによって得られる、グラフト重合体などを挙げることができる。
結着樹脂は、その他の樹脂として、(A)〜(C)の樹脂以外の樹脂を含んでもよい。その他の樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類などの単量体の単独重合体を挙げることができる。また、その他の樹脂は、これらの単量体を2種以上組み合せた共重合体であってもよく、または単独重合体および共重合体の混合物であってもよい。
有機微粒子としては、その表面に、第2官能基としてカルボキシル基、アミノ基、またはエポキシ基(もしくはグリシジル基)を有する樹脂を用いる。上述したように、第1官能基と第2官能基とは架橋反応を生じる必要がある。したがって、有機微粒子は、結着樹脂に合わせて選択される。
1/Tg=W1/Tg(1)+W2/Tg(2)+……
Tg:設計Tg(K)
Wn:モノマーMnの添加重量分率
Tg(n):モノマーMnを重合させて得られる所定のホモポリマーPnのガラス転移温度(K)
n:1以上の整数
Physical Society,Series2,1巻,3号,123ページ以降(1956年)」に記載されている。
第2官能基としてカルボキシル基を有する重合性不飽和単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシル基含有単量体を挙げることができる。
第2官能基としてエポキシ基を有する重合性不飽和単量体としては、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートなどのグリシジル基含有単量体などを挙げることができる。
第2官能基としてアミノ基を有する重合性不飽和単量体としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのアルキル(メタ)アクリレートなどのアミノ基含有単量体を挙げることができる。
着色剤としては、有機系着色剤、無機系着色剤を問わず、様々な種類および様々な色の着色剤を用いることが可能である。
本実施形態のトナーには、磁性粉、離型剤、帯電制御剤などのその他のトナー添加剤を必要に応じて添加してもよい。
本実施形態のトナーには、たとえば流動性の調整、像担持体へのフィルミングの防止、および像担持体表面における残留トナーのクリーニング性の向上を目的として外添剤を外添させることができる。
本発明に係るトナー製造方法の実施形態は、混合工程と、混練工程と、冷却工程と、粉砕工程と、分級工程と、外添工程とを含む。
(結着樹脂の分子量および分子量分布指数)
結着樹脂の0.25重量%のテトラヒドロフラン(THF)溶液を試料溶液とした。GPC装置(商品名:HLC−8220GPC、東ソー株式会社製)を用い、温度40℃において、試料溶液の分子量分布曲線を求めた。試料溶液の注入量は200μLとした。得られた分子量分布曲線から、結着樹脂の重量平均分子量(Mw)および結着樹脂の数平均分子量(Mn)を求めた。この重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)から、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比である分子量分布指数(Mw/Mn;以後、単に「Mw/Mn」とも表記する)を求めた。なお、分子量校正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成した。
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じて、結着樹脂1gを昇温速度毎分10℃で加熱してDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を、試料のガラス転移温度(Tg)とした。
設計Tgは、以下に示すFoxの式から算出される。
1/Tg=W1/Tg(1)+W2/Tg(2)+……
Tg:設計Tg(K)
Wn:モノマーMnの添加重量分率
Tg(n):モノマーMnを重合させて得られる所定のホモポリマーPnのガラス転移温度(K)
n:1以上の整数
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)において、おもりで10kgf/cm2(9.8×105Pa)の荷重を与えて結着樹脂1gがダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から押出されるように設定した。昇温速度毎分6℃で加熱し、ダイから結着樹脂の半分量が流出したときの温度を求め、結着樹脂の1/2フロー軟化温度(Tm)とした。
日本工業規格(JIS)K0070−1992に記載の中和滴定法によって試料(結着樹脂または有機微粒子)の酸価を測定した。THF50mLに、試料5gを溶解させ、指示薬としてフェノールフタレインのエタノール溶液を数滴加えた後、0.1モル/Lの水酸化カリウム(KOH)水溶液で滴定を行なった。試料溶液の色が無色から紫色に変化した点を終点とし、終点に達するまでに要した水酸化カリウム水溶液の量と滴定に供した試料の重量とから、試料の酸価(KOHmg/g)を算出した。
試料(結着樹脂または有機微粒子)0.5g、n−プロピルアルコールを50ml、ベンジルアルコール3ml、およびヨウ化カリウム0.2gを蒸留水に溶解した溶液、を混合し、加熱することによって還流させ、ついで、指示薬としてBTB溶液を添加し、0.1Nの塩酸を用いて、滴定を行うことで当量点を求める、指示薬滴定法によりエポキシ当量を測定した。
有機微粒子の粒径は、レーザー光散乱粒子径測定装置DLS−700(大塚電子株式会社製)を用いて測定した。
未外添トナーの体積平均粒径は、コールターマルチタイザーII(コールター社製)において、100μmアパーチャを用いて測定した。
試料(混合物または混練物)10gをテロラヒドロフラン(THF)100mlと混合し、この混合液を超音波分散機にて30分間分散させた。その後、混合液を3.0μmメンブレンフィルターで濾過し、メンブレンフィルター上に残存する残存物をノルマルヘキサン50mlで洗浄した。このメンブレンフィルターを50℃で1時間乾燥させ、残存物を採取した。THF不溶分は、以下式(1)によって算出した。
THF不溶分(%)={残存物の重量(g)/10(g)}×100 …(1)
外添剤のBET比表面積は、比表面積、細孔分布測定装置(商品名:NOVAe 4200e、ユアサアイオニクス株式会社製)を用いて、相対圧力3点に対する窒素吸着量から傾きAを求め、BET式から比表面積値を求めるBET3点法で測定した。
以下のようにして、実施例および比較例に用いる有機微粒子MG−1〜MG−13を作製した。
攪拌機、温度計、および窒素導入管を有するセパラブルフラスコにイオン交換水400mlを投入し、窒素置換を行った後、75℃まで加熱した。これにメチルメタクリレート5重量部および亜硫酸ナトリウム(和光純薬株式会社製)1.35重量部を加え、10分後に、スチレン25重量部、n−ブチルアクリレート58重量部、およびエチレングリコールジメタクリレート(架橋性共重合単量体)1.9重量部からなるモノマー混合液を2時間かけて滴下し、コアとした(1段階目の乳化重合)。滴下完了から10分経過後、さらに、グリシジルメタクリレート(第2官能基としてエポキシ基を有する重合性不飽和単量体)5重量部、メチルメタクリレート5重量部、およびエチレングリコールジメタクリレート0.1重量部を添加した(2段階目の乳化重合)。その後、温度を80℃に上げて、さらに3時間攪拌を継続した後、反応を終了させることにより体積平均粒径が175nmの有機微粒子MG−1を含むエマルションを作製した。このエマルションを凍結乾燥させることで、有機微粒子MG−1の粉末を得た。有機微粒子MG−1は、内部に架橋構造を有し、内側部分の架橋度よりも表面部分の架橋度が低い。すなわち、有機微粒子MG−1は、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−1は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−1の設計Tgは8℃、エポキシ当量は430g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、グリシジルメタクリレートをエチルメタクリレートに変更し、体積平均粒径が160nmの有機微粒子MG−2を作製した。有機微粒子MG−2は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−2は、表面には第2官能基を有さない。なお、メチルメタクリレートおよびエチルメタクリレートは、この条件下では加水分解しないため、有機微粒子MG−2は、第2官能基としてのカルボキシル基を有さない。有機微粒子MG−2の設計Tgは9℃であった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、1段階目の乳化重合におけるエチレングリコールジメタクリレートの添加量を1.5重量部に変更し、2段階目の乳化重合におけるエチレングリコールジメタクリレートの添加量を0.5重量部に変更し、体積平均粒径が165nmの有機微粒子MG−3を作製した。有機微粒子MG−3は、内部に架橋構造を有するけれども、内側部分の架橋度よりも表面部分の架橋度が高い。有機微粒子MG−3は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−3の設計Tgは8℃、エポキシ当量は445g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、亜硫酸ナトリウムの添加量を3.0重量部に変更し、イオン交換水の量を1900mlに変更することにより、体積平均粒径が40nmの有機微粒子MG−4を作製した。有機微粒子MG−4は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−4は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−4の設計Tgは8℃、エポキシ当量は425g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、亜硫酸ナトリウムの添加量を2.5重量部に変更し、イオン交換水の量を900mlに変更することにより、体積平均粒径が60nmの有機微粒子MG−5を作製した。有機微粒子MG−5は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−5は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−5の設計Tgは8℃、エポキシ当量は425g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、亜硫酸ナトリウムの添加量を1.15重量部に変更し、イオン交換水の量を200mlに変更することにより、体積平均粒径が280nmの有機微粒子MG−6を作製した。有機微粒子MG−6は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−6は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−6の設計Tgは8℃、エポキシ当量は435g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、亜硫酸ナトリウムの添加量を1.0重量部に変更し、イオン交換水の量を150mlに変更することにより、体積平均粒径が325nmの有機微粒子MG−7を作製した。有機微粒子MG−7は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−7は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−7の設計Tgは8℃、エポキシ当量は440g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、スチレンの添加量を30重量部に変更し、n−ブチルアクリレートの添加量を53重量部に変更し、体積平均粒径が170nmの有機微粒子MG−8を作製した。有機微粒子MG−8は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−8は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−8の設計Tgは15℃、エポキシ当量は435g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、スチレンの添加量を39重量部に変更し、n−ブチルアクリレートの添加量を42重量部に変更し、体積平均粒径が165nmの有機微粒子MG−9を作製した。有機微粒子MG−9は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−9は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−9の設計Tgは30℃、エポキシ当量は430g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、スチレンの添加量を60重量部に変更し、n−ブチルアクリレートの添加量を21重量部に変更し、体積平均粒径が160nmの有機微粒子MG−10を作製した。有機微粒子MG−10は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−10は、表面に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−10の設計Tgは63℃、エポキシ当量は435g/eqであった。
攪拌機、温度計、および窒素導入管を有するセパラブルフラスコにイオン交換水400mlを投入し、窒素置換を行った後、75℃まで加熱した。これにメチルメタクリレート10重量部および亜硫酸ナトリウム(和光純薬株式会社製)1.35重量部を加え、10分後に、スチレン25重量部、n−ブチルアクリレート58重量部、エチレングリコールジメタクリレート(架橋性共重合単量体)2.0重量部、およびグリシジルメタクリレート(第2官能基としてエポキシ基を有する重合性不飽和単量体)5重量部からなるモノマー混合液を2時間かけて滴下した。その後、温度を80℃に上げて、さらに3時間攪拌を継続した後、反応を終了させることにより体積平均粒径が150nmの有機微粒子MG−11を含むエマルションを作製した。このエマルションを凍結乾燥させることで、有機微粒子MG−11の粉末を得た。有機微粒子MG−11は、内部に架橋構造を有するけれども、内側部分の架橋度と表面部分の架橋度とは等しい。有機微粒子MG−11は、内部に第2官能基としてエポキシ基を有する。有機微粒子MG−11の設計Tgは8℃、エポキシ当量は585g/eqであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、グリシジルメタクリレートをメタクリル酸に変更し、体積平均粒径が160nmの有機微粒子MG−12を作製した。有機微粒子MG−12は、内部に架橋構造を有し、高架橋領域と低架橋領域とからなる。有機微粒子MG−12は、表面に第2官能基としてカルボキシル基を有する。有機微粒子MG−12の設計Tgは11℃、酸価は33KOHmg/gであった。
有機微粒子MG−1の製造方法において、エチレングリコールジメタクリレートをメチルメタクリレートに変更し、体積平均粒径が155nmの有機微粒子MG−13を作製した。有機微粒子MG−13は、表面に第2官能基は有する。有機微粒子MG−13は、内部に架橋構造を有さない、すなわち、内側部分、表面部分ともに架橋構造を有さない。有機微粒子MG−13の設計Tgは8℃、エポキシ当量は430g/eqであった。
(実施例1)
<混合工程>
重量平均分子量(Mw)が9200であり、数平均分子量(Mn)が2421であり、分子量分布指数(Mw/Mn)が3.8であり、ガラス転移温度(Tg)が62℃であり、1/2フロー軟化温度(Tm)が114℃であり、酸価が23KOHmg/gであるポリエステル(PES)樹脂(第1官能基としてカルボキシル基を有する結着樹脂)77重量部と、予めポリエステル樹脂中に40重量%の濃度で予備混練分散させた銅フタロシアニン顔料混練物(着色剤)10重量部(顔料濃度4%)と、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤)2重量部と、融点(DSCによる吸熱ピーク温度)が82℃のエステルワックス(離型剤、商品名:WEP−5、日本油脂株式会社製)4重量部と、有機微粒子MG−1粉末7重量部とを、ヘンシェルミキサに投入して10分間混合し、混合物を得た。この混合物のTHF不溶分は2.5%であった。
混合工程で得られた混合物を、二軸混練機(商品名:PCM−37、株式会社池貝製)にて、設定温度140℃、供給量5kg/hで溶融混練し、分散させた。この混練物のTHF不溶分は12.5%であった。
混練工程で得られた混練物を冷却および粗砕し、ジェット式粉砕機によって微粉砕した後、風力分級を行うことによって未外添トナーを得た。この未外添トナーは、体積平均粒径が7.0μmであり、変動係数が約26のほぼ正規分布であった。
未外添トナー100重量部に、シランカップリング剤とジメチルシリコーンオイルとで表面処理している疎水性シリカ微粉体(BET比表面積140m2/g)1.2重量部と、シランカップリング剤で表面処理している疎水性シリカ微粉体(BET比表面積30m2/g)0.8重量部と、酸化チタン(BET比表面積130m2/g)0.5重量部とを混合することによって、負摩擦帯電性トナーである、実施例1に係るトナーを得た。実施例1に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例1に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−1は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−3を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例2に係るトナーを得た。実施例2に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例2に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−3は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例2の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.2%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は6.5%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−4を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例3に係るトナーを得た。実施例3に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例3に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−4は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例3の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.0%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は16.9%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−5を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例4に係るトナーを得た。実施例4に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例4に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−5は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例4の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.0%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は15.9%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−6を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例5に係るトナーを得た。実施例5に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例5に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−6は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例5の混合工程における混合物のTHF不溶分は1.8%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は9.3%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−7を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例6に係るトナーを得た。実施例6に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例6に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−7は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例6の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.8%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は8.8%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに、有機微粒子MG−8を用いたこと以外は実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例7に係るトナーを得た。実施例7に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例7に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−8は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例7の混合工程における混合物のTHF不溶分は3.0%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は12.8%であった。
実施例1で用いたポリエステル樹脂の代わりに、Mwが23000であり、Mnが3770であり、Mw/Mnが6.1であり、Tgが62℃であり、Tmが120℃であり、酸価が25KOHmg/gであるスチレンアクリル(St/Ac)系樹脂(スチレン、N-ブチルメタクリレート、およびメタクリル酸の共重合体;第1官能基としてカルボキシル基を有する結着樹脂)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例8に係るトナーを得た。実施例8に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。実施例8に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−1は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例8の混合工程における混合物のTHF不溶分は3.5%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は16.9%であった。
実施例1で用いたポリエステル樹脂の代わりに、Mwが21000であり、Mnが3750であり、Mw/Mnが5.6であり、Tgが63℃であり、Tmが118℃であり、エポキシ当量が415g/eqであるスチレンアクリル(St/Ac)系樹脂(スチレン、N-ブチルメタクリレート、およびグリシジルメタクリレートの共重合体;第1官能基としてエポキシ基を有する結着樹脂)を用い、有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−12を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例9に係るトナーを得た。実施例9に係るトナーは、第1官能基であるエポキシ基と、第2官能基であるカルボキシル基とが架橋反応を生じている。実施例9に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−12は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例9の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.7%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は17.5%であった。
実施例1で用いたポリエステル樹脂の代わりに、Mwが11000であり、Mnが3055であり、Mw/Mnが3.6であり、Tgが62℃であり、Tmが115℃であり、エポキシ当量が440g/eqであるエポキシ樹脂(ビスフェノール-Aエポキシ樹脂とノボラックフェノールエポキシ樹脂との混合物;第1官能基としてエポキシ基を有する結着樹脂)を用い、有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−12を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、実施例10に係るトナーを得た。実施例10に係るトナーは、第1官能基であるエポキシ基と、第2官能基であるカルボキシル基とが架橋反応を生じている。実施例10に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−12は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。実施例10の混合工程における混合物のTHF不溶分は1.8%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は18.1%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例1に係るトナーを得た。比較例1に係るトナーは、第2官能基を有さないため、当然、第1官能基と第2官能基との架橋反応が生じていない。比較例1に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−2は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。比較例1の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.9%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は1.2%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−9を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例2に係るトナーを得た。比較例2に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。比較例2に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−9は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃を超える。比較例2の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.5%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は11.3%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−10を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例3に係るトナーを得た。比較例3に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。比較例2に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−10は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃を超える。比較例3の混合工程における混合物のTHF不溶分は3.1%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は10.7%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−11を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例4に係るトナーを得た。比較例4に係るトナーは、第2官能基が有機微粒子MG−11の内部にあるため、第1官能基と第2官能基との架橋反応が生じていない。比較例4に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−11は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。比較例4の混合工程における混合物のTHF不溶分は3.3%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は1.7%であった。
実施例1で用いたポリエステル樹脂の代わりに、Mwが12300であり、Mnが2085であり、Mw/Mnが5.9であり、Tgが65℃であり、Tmが124℃であり、酸価が1KOHmg/g未満である変性ポリエステル樹脂(第1官能基としてカルボキシル基を有する結着樹脂)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例5に係るトナーを得た。ここで、変性ポリエステル樹脂は、実施例1で用いたポリエステル樹脂のカルボキシル基とモノエポキシ化合物とを反応させて得られる結着樹脂であって、未反応のカルボキシル基の数が極めて少ない結着樹脂である。比較例5に係るトナーは、結着樹脂中の第1官能基の数が極めて少ないため、第1官能基と第2官能基との架橋反応が生じていない。比較例5に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−1は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。比較例5の混合工程における混合物のTHF不溶分は2.8%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は1.3%であった。
実施例1の混練工程における設定温度を120℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例6に係るトナーを得た。比較例6に係るトナーは、混練工程における設定温度が130℃よりも低いため、第1官能基と第2官能基との架橋反応が生じていない。比較例6に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−1は、内部に架橋構造を有し、設計Tgが20℃以下である。比較例6の混合工程における混合物のTHF不溶分は1.3%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は2.3%であった。
実施例1で用いた有機微粒子MG−1の代わりに有機微粒子MG−13を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、負摩擦帯電性トナーである、比較例7に係るトナーを得た。比較例7に係るトナーは、第1官能基であるカルボキシル基と、第2官能基であるエポキシ基とが架橋反応を生じている。比較例7に係るトナーに含まれる有機微粒子MG−13は、内部に架橋構造を有していない。比較例7の混合工程における混合物のTHF不溶分は3.0%であり、混練工程における混練物のTHF不溶分は15.7%であった。
実施例1〜10および比較例1〜7に係るトナーを用いて以下の評価を行った。
シャープ株式会社製の複写機(商品名:MX−450)を用いて、A4サイズの試験紙全体にトナー付着量が1.0mg/cm2になるように未定着画像を作成した。その後、オイルレス定着方式の外部定着機にて、定着温度を130℃から5℃刻みで温度を上げて未定着画像の定着を行い、紙面へのオフセットの有無を目視で確認した。そして、低温オフセットが発生しない下限温度を定着下限温度とした。また、高温オフセットが発生しない上限温度を定着上限温度とした。定着下限温度から定着上限温度までが、定着可能温度域である。なお、外部定着機のプロセススピードは220mm/secであり、A4サイズの試験紙には52g/m2の紙を用いた。
定着可能温度幅(℃)=定着上限温度(℃)−定着下限温度(℃) …(2)
○:良好。定着可能温度幅が55℃以上である。
△:実使用上問題なし。定着可能温度幅が50℃以上55℃未満である。
×:不良。定着可能温度幅が50℃未満である。
A4サイズの白紙に、気温20℃、湿度50%の環境下で10000枚印刷を行いカブリの評価を行った。印刷には上記複写機を用いた。10000枚印刷後の白紙部分のカブリを、白度計(商品名:ハンター白度計、日本電色工業株式会社製)によって測定した。耐久性の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。カブリの値が1.0未満である。
△:実使用上問題なし。カブリの値が1.0以上1.5未満である。
×:不良。カブリの値が1.5以上である。
シャープ株式会社製の複写機(商品名:MX−450)を用いて、A4サイズの試験紙全体にトナー付着量が1.0mg/cm2になるように縦20cm、横20cmの未定着ベタ画像を作成した。その後、オイルレス定着方式の外部定着機にて、定着温度を160℃として未定着画像の定着を行った。印刷画像を、円筒状の1000gおもりにより往復荷重することで半分に折り曲げ、折り曲げた画像部をウェスなどの柔らかい布で軽く拭き、はがれた部分の幅(mm)で定着強度を評価した。定着強度の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。はがれた部分の幅が0.2mm未満である。
△:実使用上問題なし。はがれた部分の幅が0.2mm以上0.7mm未満である。
×:不良。はがれた部分の幅が0.7mm以上である。
画像濃度が1.7となるようにトナー付着量を調整し、かつ転写材としてOHP(オーバーヘッドプロジェクタ)専用シート(商品名:CX−7A4C、シャープ株式会社製)を用い、シャープ株式会社製の複写機(商品名:MX−450)を用いて画像を形成した。この画像について、直読ヘーズコンピュータC光源用HGM−2DP(スガ試験機株式会社製)を使用して、拡散透過光量および全透過光量を測定しヘーズ値を算出した。ヘーズ値とは、透明な試料を透過した光線が拡散する度合いを表す指標である。拡散透過光量は、平行光線を試料に入射させ、試料を透過した光線のうち拡散する光線の光量であり、全透過光量は、試料を透過した光線(拡散光線および平行光線)の全光量である。拡散透過光量をTdとし、全透過光量をTtとすると、ヘーズ値は下記の式で表される。ヘーズ値が小さいほど、拡散透過光量が少なく、透明性が高いことを示す。
ヘーズ値(%)=(Td/Tt)×100
○:良好。ヘーズ値が20%以下である。
△:実使用上問題なし。ヘーズ値が20%を超え25%未満である。
×:不良。ヘーズ値が25%以上である。
環境安定性は、帯電量比を用いて評価した。実施例および比較例のトナーと、フェライト粒子(キャリア、体積平均粒径50μm、パウダーテック株式会社製)とを、トナー:フェライト粒子=5:95の重量比で混合した。この混合したトナーおよびキャリアについて、気温30℃、湿度80%の高温高湿環境下でボールミルにて30分間撹拌した後、帯電量を測定した。これによって高温高湿(HH)環境下での帯電量を求めた。また、気温10℃、湿度20%の低温低湿環境下で30分間撹拌した後、帯電量を測定した。これによって低温低湿(LL)環境下での帯電量を求めた。帯電量比は、高温高湿(HH)環境下での帯電量と、低温低湿(LL)環境下での帯電量との比率(HH/LL)であり、下記式(3)によって算出した。帯電量比が高いほど、環境安定性が良好であることを示す。
帯電量比(%)=(HH環境下での帯電量/LL環境下での帯電量)×100
…(3)
○:良好。帯電量比が75%以上である。
△:実使用上問題なし。帯電量比が65%以上75%未満である。
×:不良。帯電量比が65%未満である。
定着可能温度幅、耐久性、定着強度、透光性、および環境安定性の5項目の評価結果を用いて、総合評価を行った。
◎:良好。すべての評価が○である。
○:実使用上問題なし。1項目以上△の評価があり、×の評価がない。
×:不良。1項目以上×の評価がある。
2 結着樹脂
3 有機微粒子
4 着色剤
Claims (9)
- 第1官能基を有する結着樹脂と、表面に第2官能基を有する有機微粒子と、着色剤とを含み、
前記第1官能基と前記第2官能基とが架橋しており、
前記有機微粒子は、該有機微粒子を構成する樹脂間で架橋する架橋構造を有し、設計ガラス転移温度が20℃以下であることを特徴とするトナー。 - 前記有機微粒子は、所定の架橋度以上の領域である高架橋領域と、該所定の架橋度未満の領域であって、前記高架橋領域の表面を取り囲む領域である低架橋領域とからなることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記有機微粒子の体積平均粒径は、50nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 前記第1官能基はカルボキシル基であり、前記第2官能基はエポキシ基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナー。
- 前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項4に記載のトナー。
- 前記第1官能基はエポキシ基であり、前記第2官能基はカルボキシル基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナー。
- 前記結着樹脂は、エポキシ樹脂、またはエポキシ基を有するスチレンアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項6に記載のトナー。
- 前記有機微粒子は、乳化重合法によって作製されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のトナー。
- 結着樹脂と、設計ガラス転移温度が20℃以下である有機微粒子であって、該有機微粒子を構成する樹脂間で架橋する架橋構造を有する有機微粒子と、着色剤とを混合して混合物を得る混合工程と、
二軸混練機を用いて130℃以上の温度で前記混合物を混練しながら、前記結着樹脂中の第1官能基と、前記有機微粒子の表面の第2官能基とを架橋反応させる混練工程とを含むことを特徴とするトナー製造方法。
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