JP5430171B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法に用いられるトナーに関するものである。詳しくは、複写機、プリンター、ファクシミリ、プロッター等に利用し得る画像記録装置に用いられる静電荷像現像用トナー(以後、「トナー」と略す)に関する。
複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置などに用いられる電子写真技術は、装置の発展とともに利用者からの要求も年々厳しくなっている。近年の動向では、多数枚印刷が可能であること、また、市場の拡大により使用される環境が広がったことから環境に依存しない安定した画像品質を提供することが強く求められるようになっている。
上記要求を満足させるためには、高耐久且つ高画質であるトナーが従来以上に必要とされ、前記課題を解決すべく数多く改良が行われている。
例えば、トナー中に脂肪酸金属塩を含有させることで、クリーニング助剤や静電潜像担持体へのフィルミング防止剤として用いることが知られている。しかし、一方で脂肪酸金属塩がカブリや画像濃度の低下を引き起こす原因となり高画質化が得られずにいた。そこで、脂肪酸金属塩とチタン酸化合物を併用することで静電潜像担持体へのフィルミングおよび中抜けを良化させつつカブリを改善することが開示されている(例えば、特許文献1)。
また、ある貯蔵弾性率をもったトナー粒子の粒径或いは、トナー粒子の粒度分布と脂肪酸金属塩の粒子の粒径及び分布の関係を規定することで画質、カブリ及び静電潜像担持体へのフィルミングを改善することが開示されている(例えば、特許文献2、3)。
また、母体粒子との仕事関数の関係を規定した添加剤(アルミナ及び酸化チタン)と脂肪酸金属塩を含有することでカブリやトナー飛散及びトナー漏れを抑制するといったことが開示されている(例えば、特許文献4)。
さらには、脂肪酸金属塩をトナー粒子に被覆させ遊離率を抑えることで静電潜像担持体へのフィルミング防止剤としての役割を果たしつつ、画像安定性を向上させることが開示されている(例えば、特許文献5)。
確かにこのような方策により、静電潜像担持体へのトナーのフィルミングの抑制をしつつ、カブリやトナー飛散、トナー漏れの低減が行えるようになり、高耐久性と高画質安定性が得られるようになった。しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献1及び2に記載されているトナーにおいては、使用される脂肪酸金属塩の粒径が大きすぎる。そのため、初期のカブリには効果があるものの、多数枚印字を行うと帯電性の変化が大きくなりカブリが発生するという課題を有していることがわかった。特許文献3及び4に記載されているトナーにおいては、低温低湿、高温高湿という厳しい環境では印字枚数が多くなると帯電性の低下によるカブリの発生といった課題を有していることがわかった。
また、特許文献5に記載のトナーにおいては、トナー粒子に脂肪酸金属塩を被覆させることが必要であり、被覆工程でトナー粒子に対し機械的ダメージが大きく現像スジが発生し易いという課題を有していることがわかった。
上記に記載した各々の課題に加え、いずれの対策においても、低温低湿環境下でのトナー担持体やトナー供給部材といった摺擦が大きく発生する部材へのトナー汚染という点ではいまだ課題を有していることがわかった。特に多数枚の印刷を行っていくと、前記部材へのトナーのフィルミングに起因した画像弊害が発生することがわかった。市場に要求されている、多数枚印刷においても、使用環境に依存せず安定した現像性を得るためには、依然として諸特性の改善を必要としているのが実状である。
特開平8−272132号公報 特開平9−311499号公報 特開2002−296829号公報 特開2007−148198号公報 特開2007−108622号公報
本発明の目的は、上記背景技術を解決したトナーを提供することである。
即ち、本発明の目的は、長期にわたる低温低湿、高温高湿の両環境での耐久性及び現像安定性に優れたトナーを提供することである。
本発明は、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と脂肪酸金属塩の粒子とを有するトナーであって、
前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準におけるメジアン径(D50s)が0.15μm以上0.65μm以下であり
前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の遊離率が1.0%以上25.0%以下であり、
前記脂肪酸金属塩がステアリン酸金属塩であり、
前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の含有量が前記トナー粒子100質量部に対して0.02質量部以上0.50質量部以下であり、
前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における5%積算径をD5sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における50%積算径をD50sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における95%積算径をD95sとし、前記トナーの個数基準における5%積算径をD5tとし、前記トナーの個数基準における50%積算径をD50tとし、前記トナーの個数基準における95%積算径をD95tとしたとき、下記(1)式で定義されるスパン値Bが1.75以下であり、下記(2)式より求められるスパン値Aと前記スパン値Bとの比(A/B)が0.25以上0.75以下であ
スパン値B=(D95s−D5s)/D50s (1)式
スパン値A=(D95t−D5t)/D50t (2)式
トナーに関する。
本発明により、長期印字においても環境に依存せず、高画質な画像を、安定して得ることのできるトナーが得られる。即ち、本発明によれば、低温低湿環境下で長期に渡る印字においても、トナー担持体、トナー供給部材等へのフィルミングを抑制でき、さらに低温低湿及び高温高湿環境下においても、長期にわたってカブリを抑制できるトナーを得ることができる。
本発明の実施例に使用した脂肪酸金属塩1の粒度分布を示すグラフである。 本発明の実施例に使用した脂肪酸金属塩2の粒度分布を示すグラフである。 本発明の比較例に使用した脂肪酸金属塩11の粒度分布を示すグラフである。 本発明の比較例に使用した脂肪酸金属塩12の粒度分布を示すグラフである。 本発明の実施例に使用したトナーAの微小圧縮試験における荷重−変位曲線を示すグラフである。 プロセスカートリッジの断面図である。 横線で1%の印字率の画像を示す図である。
温度や湿度に依存せず長期にわたって印刷が可能であることは、市場ニーズを満足するために必須の条件となっている。そこで、本発明者らは該特性を得るために鋭意検討を行った。
その結果、ある粒径及び粒度分布を持った脂肪酸金属塩を添加し、また、トナー中のその脂肪酸金属塩の遊離量を規定することで前記特性が得られることが分かった。
具体的には、結着樹脂、着色剤、離型剤を少なくとも含有するトナー粒子と、体積基準におけるメジアン径(D50s)が0.15μm以上0.65μm以下である粒子からなる脂肪酸金属塩を有するトナーとし、前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の遊離率1.0%以上25.0%以下であり、前記脂肪酸金属塩がステアリン酸金属塩であり、前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の含有量が前記トナー粒子100質量部に対して0.02質量部以上0.50質量部以下であり、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における5%積算径をD5sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における50%積算径をD50sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における95%積算径をD95sとし、前記トナーの個数基準における5%積算径をD5tとし、前記トナーの個数基準における50%積算径をD50tとし、前記トナーの個数基準における95%積算径をD95tとしたとき、下記(1)式で定義されるスパン値Bが1.75以下であり、下記(2)式より求められるスパン値Aと前記スパン値Bとの比(A/B)が0.25以上0.75以下である。それによって、上記の優れた特性を得ることができる。
スパン値B=(D95s−D5s)/D50s (1)式
スパン値A=(D95t−D5t)/D50t (2)式
その詳細な理由は不明であるが、発明者等は以下のように推察する。
図6に示すようなプロセスカートリッジにおいては、トナー担持体(14)とトナー供給部材(15)との摺擦や、トナー担持体(14)と静電潜像担持体(10)との摺擦が生じるため、トナーへの機械的ダメージが大きくなる。そのため、トナー担持体、トナー供給部材へトナーのフィルミングが起こり易い傾向がある。特に低温低湿環境下で且つプロセススピードが高くなるほど、摺擦が大きくなりトナーへのダメージが顕著となる。さらに印字枚数が多くなるほど、トナーの劣化が起こり部材のフィルミングが発生しやすくなる。トナー担持体等にトナーのフィルミングが起きてしまうと、フィルミング部分とそれ以外の部分で帯電能に差が生じ、画像上に濃淡ムラという画像欠陥が発生してしまう。
そこで、本発明では、従来、用いられていたものよりも小さな粒径を有する脂肪酸金属塩をトナーに含有させ、さらにその脂肪酸金属塩のトナー粒子からの遊離率を所定の範囲に制御している。こうすることで、トナー担持体やトナー供給部材に対するトナーのフィルミングを抑制することができ、またトナーの劣化を抑制することができ、長期に渡って高画質な得られることが分かった。さらに、従来、脂肪酸金属塩を添加した場合の課題である帯電性の低下によるカブリも低減され、長期にわたって現像安定性が得られることが分かった。
本発明のトナーに用いられる脂肪酸金属塩は、体積基準におけるメジアン径(D50s)が0.15μm以上0.65μm以下である粒子からなる。このような微細な脂肪酸金属塩は、トナー担持体やトナー供給ローラー間でトナーが摺擦される際、滑剤として作用する。その滑剤としての効果によりトナー粒子へのダメージを軽減させフィルミングの発生を抑制できる。また、微細であることからトナーの各粒子の表面に均一に存在することが可能となり逆極性に帯電するトナーの発生を低減できる。これにより従来、脂肪酸金属塩を添加した際に発生しやすかったカブリや画像安定性の低下を軽減することができ、長期にわたる高温高湿環境下においても安定した高画質な画像が得られる。
本発明において、脂肪酸金属塩の体積基準におけるメジアン径が0.15μmより小さいと、粒径が小さいため、滑剤としての働きが低くなり、トナー担持体等へのトナーのフィルミングの抑制効果が得られ難い。逆に、0.65μmを超える場合は、脂肪酸金属塩がトナー粒子表面において偏って存在し易くなるため、トナー粒子間に帯電分布が生じて逆極性のトナーが増加する。そのため、高温高湿環境下において、脂肪酸金属塩に起因したカブリや画像安定性の低下が発生し易くなる。また、粒径が大きくなるとトナー中での遊離が発生し易くなる傾向にあり、多数枚の印字を行っていくと脂肪酸金属塩がトナーから遊離しフィルミングの抑制効果が薄れ、トナー担持体フィルミングによる画像弊害が発生し易くなる。メジアン径(D50s)のより好ましい範囲としては0.30μm以上0.60μm以下であり、その範囲であると、より安定して本発明の効果が得られる。
また、本発明では、トナー中の脂肪酸金属塩の遊離率が1.0%以上25.0%以下であることが必要である。脂肪酸金属塩の遊離率が1.0%以上25.0%以下の範囲である場合、多数枚の印字後であってもトナー粒子表面に脂肪酸金属塩が一定量存在していることとなり、本発明の効果が持続して発揮される。遊離率が1.0%より小さい場合、クリーニング工程に供給される脂肪酸金属塩量が不十分となり、クリーニング不良が生じる傾向にある。逆に遊離率が25.0%を超える場合は、脂肪酸金属の遊離によるカブリが増大する。さらに、多数枚の印刷を行っていくと遊離した脂肪酸金属塩が消費されてしまい、トナーが摺擦される際の滑剤としての効果が薄れ、トナー担持体へのフィルミングが発生してしまう場合がある。遊離率のより好ましい範囲としては2.0%以上20.0%以下であり、この範囲であるとさらに安定して高画質な画像が得られる。
本発明における脂肪酸金属塩の遊離率とは、蛍光X線によるトナー中の脂肪酸金属塩の金属元素強度をX、トナーを目開き25μmの篩(635メッシュ)に3回通した後の脂肪酸金属塩の金属元素強度をYとしたときに、(X−Y)/Xにより求められる。
この方法によって脂肪酸金属塩の遊離のしやすさを検証することにより、実際の画像形成における脂肪酸金属塩の遊離の程度を見積もることができる。メッシュにトナーを通過させることにより、付着状態が不十分で遊離しやすい脂肪酸金属塩は、メッシュパス時にクラウド状態になるか、又はメッシュに付着する。そのため、トナー中の脂肪酸金属塩が減少し、上記測定により求められる遊離率が大きくなる。遊離率が小さいということは、メッシュを通す前後の脂肪酸金属塩量の差が小さいということであり、多数枚の印字を行った場合においても、脂肪酸金属塩の遊離が抑制されることを意味する。そのため、遊離率が20.0%以下であれば、滑剤効果が十分に発揮され本発明の効果であるフィルミングの抑制が可能となる。
脂肪酸金属塩は他の添加剤の比べ遊離しやすい性質を有している。本発明における脂肪酸金属塩の粒子は、従来の脂肪酸金属塩と比べ、粒径が小さいため、トナー粒子への付着をある程度容易に行うことが可能である。本発明の遊離率の範囲内に収めるためには、トナー粒子の設計及び混合工程条件(温度、回転時間等)等の適正化を行う必要がある。脂肪酸金属塩は、下記(1)式で定義されるスパン値Bが1.75以下であることが好ましい。
スパン値B=(D95s−D5s)/D50s (1)式
D5s:脂肪酸金属塩の体積基準における5%積算径
D50s:脂肪酸金属塩の体積基準における50%積算径
D95s:脂肪酸金属塩の体積基準における95%積算径
スパン値Bとは脂肪酸金属塩の粒度分布を示す指標であり、スパン値Bが1.75以下であると、トナー中に存在する脂肪酸金属塩の粒径のばらつきが小さくなるため、帯電安定性がより得られる。スパン値Bが1.75を超えると、逆極性に帯電するトナーが増加する傾向にあるため、カブリが生じやすくなる。スパン値Bは1.50以下がより好ましく、1.50以下であればより安定した画像が得られる。さらに好ましくは1.35以下である。
好適に用いられる脂肪酸金属塩としては、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、リチウムから選ばれる金属の塩が好ましい。また、脂肪酸亜鉛または脂肪酸カルシウムが特に好ましく、これらを用いた場合には本発明の効果がより顕著となる。
また、脂肪族金属塩の脂肪酸としては、炭素数12以上22以下の高級脂肪酸が好ましい。炭素数12以上の脂肪酸を用いると遊離脂肪酸の発生を抑えやすい。遊離脂肪酸量としては、0.20質量%以下が好ましい。脂肪酸の炭素数が22以下であれば、脂肪酸金属塩の融点が高くなりすぎず、良好な定着性が得られやすい。脂肪酸としては、ステアリル酸が特に好ましい。
脂肪酸金属塩の一例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム等のステアリン酸金属塩、およびラウリン酸亜鉛が例示される。
脂肪酸金属塩の添加量(含有量)としては、トナー粒子100質量部に対し0.02質量部以上0.50質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.05質量部以上0.30質量部以下である。添加量が0.02質量部以上であれば、十分に添加効果が得られ、また0.50質量部以下であれば、特に画像濃度の安定性が高まる。
本発明のトナーは、高現像性、高画質性の観点から、トナーの個数基準の粒度分布データを用いて下記(2)式より求められるスパン値Aと前記スパン値Bとの比(A/B)が0.25以上0.75以下であることが好ましい。
スパン値A=(D95t−D5t)/D50t (2)式
D5t:トナーの個数基準における5%積算径
D50t:トナーの個数基準における50%積算径
D95t:トナーの個数基準における95%積算径
スパン値の比がこのような範囲であると、トナーの粒度分布に対しての脂肪酸金属塩の粒度分布のバランスが取れており、トナー粒子間における脂肪酸金属塩の存在状態のばらつきが抑制される。そのため、トナーとしては、カブリと画像濃度のバランスが良好となり、高画質な画像が得られる。スパン値の比が0.25より小さい場合、トナーの粒度分布に対し脂肪酸金属塩の粒度分布がブロードであるため帯電が不均一となりカブリが発生し易くなる。逆に0.75を超えるとトナーの粒度分布に対し脂肪酸金属塩の粒度分布がシャープすぎるため、カブリの抑制には効果があるものの、理由は定かではないが濃度の安定性が得られず、濃度低下が発生し易くなる。カブリと濃度安定性のバランスを考慮すると、スパン値(A/B)の比は0.30以上0.70以下がより好ましい。
本発明のトナーは、個数平均粒径(D1)は3.0μm以上8.0μm以下であることが好ましい。さらに高画質な画像を得るため、より微小な潜像ドットを忠実に現像するためである。個数平均粒径が上記範囲内である場合には、高い転写効率が得られ、飛び散りを抑制できるため、特に良好な画像形成が可能である。加えて、感光体の削れやトナー融着の発生を抑制することができる。また、流動性や撹拌性に優れるため、より良好な帯電性が得られる。
また、本発明のトナーは、微小圧縮試験において、以下の条件を満たすことが好ましい。トナーの1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを加えたときの該粒子の最大変位率R100が、0.20≦R100≦0.90であり、荷重2.0×10−4N時の該粒子の変位率R20が0.010≦R20≦0.080であることが好ましい。上記特性はトナー粒子の性質に大きく関わる物性であり、上記範囲にすることでトナーの劣化を抑制することができ、また、脂肪酸金属塩に関しては遊離率を適度に制御することができる。また、上記特性を有するトナーは、比較的小さな負荷では、ある程度の変形で維持されるので、現像部材で受けるストレス程度ではトナーの劣化が抑制され、脂肪酸金属塩を添加した際のフィルミング抑制効果がより長期にわたって持続される。一方で、定着で受ける大きな負荷では、変形率が高いので、高グロスが得られやすい。また、トナーと定着部との接触面が増大するので熱伝達性が良好となり高い定着性が得られる。
100が上記範囲内である場合は、定着工程での変位が適度であり、高グロスな画像が得られ、また良好な低温定着性が達成できる。また、多数枚印字を行った際でも変形粒子の発生を抑制できる。
20が上記範囲内である場合は、現像部材で受けるストレスによるトナーの粒子の変形を適度に抑制でき、より長期にわたってフィルミング抑制効果を得ることができる。また、トナー粒子の欠損やワックス成分の染み出しを抑制でき、カブリや現像スジの発生を良好に抑えることができる。より好ましくはR100が0.40≦R100≦0.80であり、R20が0.020≦R20≦0.060である。
さらに、トナーは、100℃時の粘度が8000Pa・s以上65000Pa・s以下であることが好ましい。上記特性もトナー粒子の性質に大きく関わる物性であり、遊離率を制御する手段の一つである。また、上記特性が好ましい範囲であるトナーは、低温定着性、耐久性に優れ、且つ高グロスな画像を良好に得ることができる。
また、トナーはフロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.940以上0.990以下であることが好ましい。平均円形度が上記の範囲内であれば、脂肪酸金属塩の偏在を抑制できるため、トナーの帯電分布がシャープとなり、カブリの発生を良好に抑制できる。また、トナー粒子と脂肪酸金属塩の接触面積が適度となるため、トナーからの脂肪酸金属塩の過剰な遊離を抑制でき、トナー担持体へのフィルミング抑制効果がより顕著となる。より好ましくは0.950以上0.985以下であり、より好ましくは0.960以上0.980以下であり画質の安定性がより得られる。
次にトナーの製造方法について説明する。
本発明に用いられるトナー粒子は、どのような手法を用いて製造されても構わないが、懸濁重合法、乳化重合法、懸濁造粒法の如き、水系媒体中で造粒する製造法によって得ることが好ましい。
以下、本発明に用いられるトナー粒子を得る上で最も好適な懸濁重合法を例示して、該トナーの製造方法を説明する。
結着樹脂、着色剤及び必要に応じてワックス成分等の他の添加物を、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機に依って均一に溶解または分散させ、これに重合開始剤を溶解し、重合性単量体組成物を調製する。次に、該重合性単量体組成物を分散安定剤含有の水系媒体中に懸濁して重合を行うことによってトナー粒子は製造される。
上記重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良いし、水系媒体中に重合性単量体を懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
トナーの結着樹脂としては、一般的に用いられているスチレン−アクリル共重合体、スチレン−メタクリル共重合体、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体を用いることが可能である。該ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することができる。
結着樹脂を生成するための重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。スチレン;o−(m−,p−)メチルスチレン、m−(p−)エチルスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きアクリル酸エステル系単量体或いはメタクリル酸エステル系単量体;ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミドの如きエン系単量体。
これらの重合性単量体は、単独、または、一般的には出版物ポリマーハンドブック第2版III−p139〜192(John Wiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40乃至75℃を示すように重合性単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方75℃を超える場合は、定着性が低下する。
また、トナー粒子を製造する場合においては、トナーのTHF可溶分を好ましい分子量分布とするために、低分子量ポリマーを添加することが好ましい一例である。低分子量ポリマーは、懸濁重合法によってトナー粒子を製造する場合には、重合性単量体組成物中に添加することができる。該低分子量ポリマーとしては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が2,000乃至5,000の範囲で、且つ、Mw/Mnが4.5未満、好ましくは3.0未満のものが定着性と現像性において好ましい。
低分子量ポリマーの例としては、低分子量ポリスチレン、低分子量スチレン−アクリル酸エステル共重合体、低分子量スチレン−アクリル共重合体が挙げられる。
上述の結着樹脂と共にポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂の如きカルボキシル基を有する極性樹脂を併用することが好ましい。
懸濁重合法により直接トナー粒子を製造する場合には、単量体組成物に極性樹脂を含有させて用いることが好ましい。それによって、トナー粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、添加した極性樹脂がトナー粒子の表面に薄層を形成する。或いは、極性樹脂がトナー粒子表面から中心に向けて濃度勾配をもって存在するようになる。即ち、極性樹脂を添加することは、コアシェル構造のシェル部を強化することができるので、トナーの粒子の微小圧縮硬度を最適化することが容易となり、現像性と定着性とを良好に両立させることが容易となる。
上記極性樹脂の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して1乃至25質量部であり、より好ましくは2乃至15質量部である。1質量部未満ではトナー粒子中での極性樹脂の存在状態が不均一となりやすく、一方、25質量部を超えるとトナー粒子の表面に形成される極性樹脂の層が厚くなるために、好ましくない。
極性樹脂としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体が挙げられる。特にポリエステル樹脂が好ましく、酸価は4乃至20mgKOH/gの範囲が好ましい。酸価が上記の範囲内である場合、良好なシェル構造を形成することができ、帯電の立ち上がり性及び帯電の環境安定性に優れ、画像濃度の低下やカブリの発生を良好に抑制することができる。また分子量は3,000乃至30,000にメインピークの分子量を有すると、トナー粒子の流動性、負摩擦帯電特性を良好にすることができるため好ましい。
トナー粒子の機械的強度を高めると共に、トナーのTHF可溶成分の分子量を制御するために、結着樹脂を合成する時に架橋剤を用いてもよい。
2官能の架橋剤として、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA日本化薬)、及び上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたもの。多官能の架橋剤としては、以下のものが挙げられる。ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテート。これらの架橋剤の添加量は、重合性単量体100質量部に対して、好ましくは0.05乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部である。
重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチル−パーオキシピバレートの如き過酸化物系重合開始剤。
これらの重合開始剤の使用量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には、重合性ビニル系単量体100質量部に対して3乃至20質量部である。重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に、単独又は混合して使用される。
本発明のトナーは、着色力を付与するために着色剤を必須成分として含有する。好ましく使用できる着色剤として、以下の有機顔料、有機染料、無機顔料が挙げられる。
シアン系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66。
マゼンタ系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド254。
イエロー系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ピグメントイエロー194。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、上記イエロー系着色剤/マゼンタ系着色剤/シアン系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
該着色剤は、好ましくは重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1乃至20質量部添加して用いられる。
重合法を用いてトナー粒子を得る場合には、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、好ましくは、重合阻害のない物質による疎水化処理を着色剤に施しておいたほうが良い。特に、染料系着色剤やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので使用の際に注意を要する。染料系着色剤を処理する好ましい方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられる。この場合、得られた着色重合体を重合性単量体組成物に添加する。
また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質(例えば、ポリオルガノシロキサン等)で処理を行っても良い。
前記水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、公知の無機系及び有機系の分散安定剤を用いることができる。
具体的には、無機系の分散安定剤の例としては、以下のものが挙げられる。リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ。また、有機系の分散剤としては、以下のものが挙げられる。ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。この様な界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム。
水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、無機系の難水溶性の分散安定剤が好ましく、しかも酸に可溶性である難水溶性無機分散安定剤を用いることが好ましい。
また、難水溶性無機分散安定剤を用い、水系媒体を調製する場合に、これらの分散安定剤の使用量は重合性単量体100質量部に対して、0.2乃至2.0質量部であることが好ましい。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して300乃至3,000質量部の水を用いて水系媒体を調製することが好ましい。
上記のような難水溶性無機分散安定剤が分散された水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定剤をそのまま用いて分散させてもよい。また、細かい均一な粒度を有する分散安定剤の粒子を得るために、水の如き液媒体中で、高速撹拌下、難水溶性無機分散安定剤を生成させて水系媒体を調製してもよい。例えば、リン酸三カルシウムを分散安定剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定剤を得ることができる。
本発明においてワックス成分は公知のものを使用することができるが、具体的には以下のものが挙げられる。
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックス及びその誘導体;モンタンワックス及びその誘導体;フィッシャートロップシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体;カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体;高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸の如き脂肪酸;酸アミドワックス;エステルワックス;硬化ヒマシ油及びその誘導体;植物系ワックス;動物性ワックス。
上記誘導体としては酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物などが挙げられる。
トナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤をトナー粒子と混合して用いることも可能である。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性を安定化し、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量にコントロールすることが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を直接重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
トナーを負帯電性に制御する荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類なども含まれる。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤が挙げられる。
また、トナーを正帯電性に制御する荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。ニグロシン及び脂肪酸金属塩の如きによるニグロシン変性物;グアニジン化合物;イミダゾール化合物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など);高級脂肪酸の金属塩;樹脂系荷電制御剤。
これら荷電制御剤を単独で或いは2種類以上組み合わせて含有することができる。
これら荷電制御剤の中でも、本発明の効果を十分に発揮するためには、含金属サリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウムもしくはジルコニウムが好ましい。最も好ましい荷電制御剤は、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物である。
荷電制御剤の好ましい配合量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して0.01乃至20質量部、より好ましくは0.5乃至10質量部である。しかしながら、本発明のトナーには、荷電制御剤の添加は必須ではなく、トナーの層厚規制部材やトナー担持体との摩擦帯電を積極的に利用することでトナー中に必ずしも荷電制御剤を含ませる必要はない。
添加剤の混合工程に用いる混合機としてはヘンシェルミキサー、スーパーミキサーといった既存の高速攪拌型の混合機を用いることができる。
本発明のトナーには、体積基準におけるメジアン径(D50s)が0.15μm以上0.65μm以下である脂肪酸金属塩の粒子を含有させることが必須であるが、さらに、他の添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体またはそれらの複酸化物微粉体の如き微粉体が挙げられる。該無機微粉体の中でもシリカ微粉体及び酸化チタン微粉体が好ましい。
シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ又はヒュームドシリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粉体としては、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNaO、SO 2−の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンの如き金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体であっても良い。
無機微粉体は、トナーの流動性改良及びトナーの帯電均一化のためにトナー粒子に添加される。無機微粉体を疎水化処理することによって、トナーの帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上を達成することができるので、疎水化処理された無機微粉体を用いることが好ましい。トナーに添加された無機微粉体が吸湿すると、トナーとしての帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなる。
無機微粉体を疎水化するための処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で用いても或いは併用しても良い。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時にシリコーンオイルで処理した疎水化処理無機微粉体、或いは、カップリング剤で処理した後にシリコーンオイルにより処理した疎水化処理無機微粉体である。このような疎水化処理無機微粉体を用いた場合には、高湿環境下でもトナーの帯電量を高く維持し、選択現像性を低減することができる。
無機微粉体の総量は、トナー粒子100質量部に対して1.5乃至5.0質量部であることが好ましい。
また、脂肪酸金属塩の遊離率を本発明で規定する範囲とするために、例えば、トナー粒子と脂肪酸金属塩との混合を以下の条件で行なうことができる。
トナー粒子と添加剤の混合工程では、混合手段に配設されている撹拌翼が運動し、この撹拌翼からトナー粒子と外添剤とがエネルギーを受けて運動して衝突することで、トナー粒子に添加剤が付着する。
トナー粒子と添加剤の混合開始時には、粒径や比重の差により、トナー粒子と添加剤の運動速度差が生じ、トナー粒子と添加剤が衝突する機会が多くなる。これにより、トナー中の添加剤の均一化が主として進んでいく。さらに混合を続け、トナー粒子と添加剤の運動が定常状態になると、各粒子の相対運動速度差が小さくなり、トナー粒子と添加剤とが衝突する機会が少なくなり、器壁、撹拌翼などとの接触により、トナー粒子への添加剤の付着が主として進んでいく。
本発明においては脂肪酸金属塩の粒径を保ったまま、遊離率をある一定の範囲に制御することが必要である。そのためには、脂肪酸金属塩をより均一にトナー粒子表面に存在させ、効率良くトナー粒子に付着させることが重要である。トナー粒子表面中に脂肪酸金属塩をより均一に存在させるためには、混合工程において休止工程を設けると効果がある。休止工程を設けて、混合工程を数回に分けることで、通常の混合工程を行ったときに比べて、トナー粒子と脂肪酸金属塩の運動速度差が生じている時間をより長くすることができ、トナー粒子表面の脂肪酸金属塩の均一化がより進んだ状態となる。さらに、このように休止工程と混合工程とを繰り返すことにより、トナー粒子表面への脂肪酸金属塩の付着も効率よく行うことができ、過剰なストレスによる脂肪酸金属塩の欠損を抑制しつつ、遊離率を所望の範囲にコントロールすることができる。また、休止工程を設けることで、トナー粒子、外添剤および生成するトナーと器壁、撹拌翼などとの摩擦による昇温を抑制できるため、トナー粒子からのワックスの染み出しや粒子の割れ等の問題の発生が抑制され、高画質な画像を得ることができる。
混合工程の撹拌翼最先端の周速は32.0m/sec以上78.0m/sec以下の範囲とすることが好ましい。この範囲であると撹拌翼から受けるエネルギーを急激な発熱を伴わない程度のものとすることができる。撹拌翼最先端の周速が上記の範囲内である場合には、トナー粒子や脂肪酸金属塩を劣化させることなく、脂肪酸金属塩の遊離を抑制できる。
休止工程において、前述のようにトナー粒子と添加剤の間で運動速度差を与える目的から、該撹拌翼の周速を15.0m/sec以下に減速して、10秒以上その周速範囲で維持することが好ましい。
混合工程中の槽内温度は、上述してきたように、脂肪酸金属塩、トナー粒子、及びトナーの劣化を抑えるために温度42℃以下にすることが好ましい。
本発明における脂肪酸金属塩及びトナーの物性については、下記の方法を用いて測定を行った。
<脂肪酸金属塩のメジアン径とスパン値Bの測定>
本発明で用いられる脂肪酸金属塩の体積基準のメジアン径の測定は、JIS Z8825−1(2001年)に準じて測定されるが、具体的には以下の通りである。
測定装置としては、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、LA−920に付属の専用ソフト「HORIBA LA−920 for Windows(登録商標) WET(LA−920) Ver.2.02」を用いる。また、測定溶媒としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水を用いる。
測定手順は、以下の通りである。
(1)バッチ式セルホルダーをLA−920に取り付ける。
(2)所定量のイオン交換水をバッチ式セルに入れ、バッチ式セルをバッチ式セルホルダーにセットする。
(3)専用のスターラーチップを用いて、バッチ式セル内を撹拌する。
(4)「表示条件設定」画面の「屈折率」ボタンを押し、ファイル「110A000I」(相対屈折率1.10)を選択する。
(5)「表示条件設定」画面において、粒子径基準を体積基準とする。
(6)1時間以上の暖気運転を行った後、光軸の調整、光軸の微調整、ブランク測定を行う。
(7)ガラス製の100ml平底ビーカーに約60mlのイオン交換水を入れる。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)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(8)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 Dispersion System Tetora 150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(9)前記(7)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。
(10)前記(9)のビーカー内の水溶液に超音波を照射した状態で、約1mgの脂肪酸金属塩を少量ずつ前記ビーカー内の水溶液に添加し、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、この際に脂肪酸金属塩が塊まりとなって液面に浮く場合があるが、その場合はビーカーを揺り動かすことで塊まりを水中に沈めてから60秒間の超音波分散を行う。また、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。
(11)前記(10)で調製した脂肪酸金属塩が分散した水溶液を、気泡が入らないように注意しながら直ちにバッチ式セルに少量ずつ添加して、タングステンランプの透過率が90%〜95%となるように調整する。そして、粒度分布の測定を行う。得られた体積基準の粒度分布のデータを元に、5%積算径、50%積算径及び95%積算径を算出する。得られた各値をD5s、D50s、D95sとし、これらよりスパン値Bを求める。
<脂肪酸金属塩の遊離率>
本発明におけるトナー中の脂肪酸金属塩の遊離率は、デジタル振動計(デジバイブロ MODEL 1332)を有するパウダーテスター(細川ミクロン社製)と、蛍光X線分析装置 Axios(PANalytical製)及び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「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)を用いて蛍光X線の強度差により脂肪酸金属塩の遊離率を求める。
具体的な測定法としては、以下の通りである。
(1)トナーを直径40mmのアルミリングに約4g載せ、プレス機にて150kNで圧縮しサンプルを作成する。得られたサンプルを蛍光X線分析装置(Axios)で測定し、トナー中の脂肪酸金属塩の金属元素強度を得る。
(2)パウダーテスターの振動台に目開き25μmの篩(635メッシュ)をセットする。この篩上に正確に秤量したトナー5gを加え、デジタル振動計の振幅が約0.60mmになるように調整し、約2分間振動を加える。上記作業を更に2回繰り返し、トナーを25μm(635メッシュ)篩に計3回とおす。次に、得られた試料を直径40mmのアルミリングに約4g載せ、プレス機にて150kNで圧縮しサンプルを作成する。得られたサンプルを蛍光X線分析装置(Axios)で測定し、篩に3回通した後の脂肪酸金属塩の金属元素強度を得る。
尚、X線管球のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は27mm、測定時間10秒とする。また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
脂肪酸金属塩の遊離率は、篩にかける前および篩にかけた後の脂肪酸金属塩の金属元素のKα線ネット強度(KCPS)を測定して、下記式より求める。
{(篩にかける前のトナーにおける脂肪酸金属塩の金属元素のKα線ネット強度)−(篩にかけた後のトナーにおける脂肪酸金属塩の金属元素のKα線ネット強度)}/(篩にかける前のトナーにおける脂肪酸金属塩の金属元素のKα線ネット強度)
<脂肪酸金属塩の遊離脂肪酸量>
本発明における脂肪酸金属塩の遊離脂肪酸量は、試料1gを精秤し、エタノールとエチルエーテルの1:1混合液に溶解し、フェノールフタレインを指示薬として、水酸化カリウム水溶液で中和滴定して求める。
<トナーの個数平均粒径(D1)とスパン値Aの測定>
トナーの個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、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)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析には、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)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液として、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%となるようにした溶液、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)を使用することができる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
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値として、「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から60μmまでに設定する。
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、専用ソフトの「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を入れる。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)をイオン交換水で約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 Dispersion System Tetora 150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器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)(2)に記載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)(4)に記載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(1)に記載の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した(5)に記載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、個数平均粒径(D1)とスパン値Aを算出する。尚、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。また、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「d10」が個数基準の積算10%径であり、「d50」が個数基準の積算50%径であり、「d90」が個数基準の積算90%径である。得られた各値をD10t、D50t、D90tとし、これらより、スパン値Aを算出する。
<トナーの微小圧縮試験>
本発明におけるトナーの微小圧縮の測定は超微小硬度計ENT1100(エリオニクス社製)を用いて行う。具体的な測定方法としては、セラミックセル上にトナーを塗布し、トナーがセル上に分散するように微少なエアーを吹き付ける。そのセルを装置にセットして測定する。
装置付帯の顕微鏡を覗きながら測定用画面(横幅:160μm、縦幅:120μm)において、凝集状態にあるのではなく、各々孤立して存在しているトナーの粒子を選択し、測定対象とする。変位量の誤差を極力無くすため、粒子径が個数平均粒径(D1)±0.20μmの範囲内にある粒子を選択して測定する。
上記の条件を満たすトナーの粒子100個を選んで、1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを加えたときの該粒子の最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10−4N時の該粒子の変位量をX20(μm)、測定対象の粒子の粒子径Dを測定する。データ処理は以下のようにおこなう。最大変位量X100(μm)の測定の結果から、1番から10番目の最大値、及び1番から10番目の最小値のデータを与える粒子のデータを除き、残り80個粒子のデータを使用する。その80個について、X100/D、X20/Dの値を計算し、それぞれの相加平均を算出する。その平均値を本発明における最大変位率R100、変位率R20とする。なお、トナー粒子径D(μm)としては、超微小硬度計ENT1100付帯のソフトを用い、トナー粒子の長径と短径を測定し、それらから求められる[(長径+短径)/2]の値を用いる。
<トナーの100℃における粘度の測定方法>
トナーの100℃における粘度の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。尚、本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際の測定試料の温度とピストンの降下量との関係を計測する。
本発明においては、50℃から200℃までの範囲で測定を行い、100℃において算出された見かけの粘度を、トナーの100℃における粘度(Pa・s)とする。
100℃における見かけの粘度η(Pa・s)は次のようにして算出する。まず、下式(3)よりフローレートQ(cm/s)を計算する。式中、ピストンの断面積をA(cm)、100℃時点におけるピストンの位置に対して上下0.10mm(間隔としては0.20mm)の間をピストンが降下するのに要した時間をΔt(秒)とする。
Q=(0.20×A)/(10×Δt) ・・・ (3)
そして、得られたフローレートQを用いて、下式(4)より100℃における見かけの粘度ηを算出する。式中、ピストン荷重をP(Pa)、ダイの穴の直径をB(mm)、ダイの長さをL(mm)とする。
η=(π×B×P)/(128000×L×Q) ・・・ (4)
測定試料は、約1.0gのトナーを、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<トナー平均円形度>
フロー式粒子像測定装置「FPIA−2100型」(東亜医用電子社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。
Figure 0005430171
ここで、「粒子投影面積」とは二値化された粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。円形度は粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合には1.000を示し、粒子の表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
具体的な測定方法としては、まず、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを用意する。その中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散機「Tetora150型」(日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40℃以上とならない様に適宜冷却する。また、円形度のバラツキを抑えるため、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100の機内温度が26乃至27℃になるよう装置の設置環境を23℃±0.5℃にコントロールする。そして、一定時間おきに、好ましくは2時間おきに2μmラテックス粒子を用いて自動焦点調整を行う。
トナーの円形度測定には、前記フロー式粒子像測定装置を用い、測定時のトナー濃度が3000乃至1万個/μlとなる様に該分散液濃度を再調整し、トナーを1000個以上計測する。計測後、このデータを用いて、円相当径2μm未満のデータをカットして、トナーの平均円形度を求める。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の及び比較例の部数及び%は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
先ず、トナーの製造例について述べる。
〈トナー粒子1の製造〉
・懸濁重合法トナー
スチレン単量体100質量部に対して、C.I.Pigment Blue15:3を16.5質量部、3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕を2.0質量部用意した。これらを、アトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径1.25mmのジルコニアビーズ(140質量部)を用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
一方、イオン交換水710質量部に0.1モル/リットル−NaPO水溶液450質量部を投入し60℃に加温した後、1.0モル/リットル−CaCl水溶液68質量部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
・マスターバッチ分散液1 40質量部
・スチレン単量体 30質量部
・n−ブチルアクリレート単量体 18質量部
・低分子量ポリスチレン 20質量部
(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)
・炭化水素ワックス 9質量部
(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=78℃、Mw=750)
・ポリエステル樹脂 5質量部
(テレフタル酸:イソフタル酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=30:30:30:10の重縮合物、酸価=11mgKOH/g、Tg=74℃、Mw=11,000、Mn=4,000)
上記材料を65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて均一に溶解し分散した。これに、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液7.0質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、温度65℃、N雰囲気下において、TK式ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌し重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度67℃に昇温し、重合性ビニル系単量体の重合転化率が90%に達したところで、0.1mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して水系分散媒体のpHを9に調整した。更に昇温速度40℃/hで80℃に昇温し4時間反応させた。重合反応終了後、減圧下でトナー粒子の残存モノマーを留去した。水系媒体を冷却後、塩酸を加えpHを1.4にし、6時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解した。トナー粒子を濾別し水洗を行った後、温度40℃にて48時間乾燥し、シアン色のトナー粒子(1)を得た。トナー粒子の処方を表1に示す。
〈トナー粒子2の製造〉
低分子量ポリスチレンの添加量を10質量部に、スチレン単量体の添加量を38質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の量を20質量部に変更すること以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子2を得た。トナー粒子2の処方を表1に示す。
〈トナー粒子3の製造〉
低分子量ポリスチレンの添加量を40質量部に、スチレン単量体の添加量を14質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の量を13質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の量を7.5質量部に変更するに変更すること以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子3を得た。トナー粒子3の処方を表1に示す。
〈トナー粒子4の製造〉
低分子量ポリスチレンを添加せず、スチレン単量体の添加量を47質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の量を23質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の量を5.0質量部に変更すること以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子4を得た。トナー粒子4の処方を表1に示す。
〈トナー粒子5の製造〉
低分子量ポリスチレンの添加量を40質量部に、スチレン単量体の添加量を14質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の量を13質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の量を8.5質量部に変更すること以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子5を得た。トナー粒子5の処方を表1に示す。
Figure 0005430171
〈トナー粒子6の製造〉
・乳化重合法トナー
−−樹脂粒子分散液1の調製−−
・スチレン 75質量部
・nブチルアクリレート 25質量部
・アクリル酸 3質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解した溶液に、分散、乳化した。10分間ゆっくりと攪拌しながら、これに過硫酸アンモニウム1.5質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、撹拌しながら内容物が70℃になるまで加熱し、4時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、個数平均粒径が0.29μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液1を調製した。
−−樹脂粒子分散液2の調製−−
・スチレン 40質量部
・nブチルアクリレート 58質量部
・ジビニルベンゼン 3質量部
・アクリル酸 3質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解した溶液に、分散、乳化した。10分間ゆっくりと攪拌しながら、これに過硫酸アンモニウム0.9質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、撹拌しながら内容物が70℃になるまで加熱し、4時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、個数平均粒径が0.31μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液2を調製した。
−−樹脂粒子分散液3の調製−−
・スチレン 80質量部
・nブチルアクリレート 20質量部
・ジビニルベンゼン 0.8質量部
・アクリル酸 3質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、分散、乳化し、10分間ゆっくりと攪拌しながら、これに過硫酸アンモニウム1.2質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、撹拌しながら内容物が70℃になるまで加熱し、4時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が0.25μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液3を調製した。
−−着色剤粒子分散液1の調製−−
・C.I.ピグメントレッド122 20質量部
・アニオン性界面活性剤 3質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78質量部
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この着色剤粒子分散液1における粒度分布を、粒度測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定したところ、含まれる着色剤粒子の個数平均粒径は、0.20μmであり、また1μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
−−離型剤粒子分散液の調製−−
・離型剤 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=70℃)
50質量部
・アニオン性界面活性剤 7質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 200質量部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、個数平均粒径が0.50μmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液を調製した。
−−帯電制御剤粒子分散液の調製−−
・ジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物 5質量部
(帯電制御剤、ボントロンE−84、オリエント化学工業社製)
・アニオン性界面活性剤 3質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78質量部
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この帯電制御剤粒子分散液1における粒度分布を、粒度測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定したところ、含まれる帯電剤制御粒子の平均粒径は、0.2μmであり、また1μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
−−混合液調製−−
・樹脂粒子分散液1 80質量部
・樹脂粒子分散液2 100質量部
・着色剤分散液1 40質量部
・離型剤粒子分散液 70質量部
以上を、撹拌装置、冷却管、温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液を1モル/リットル−水酸化カリウム水溶液を用いてpH=5.2に調整した。
−−凝集粒子形成−−
この混合液に凝集剤として、8%塩化ナトリウム水溶液150質量部を滴下し、撹拌しながら55℃まで加熱した。この温度の時、樹脂粒子分散液3を3質量部と帯電制御剤粒子分散液を10質量部とを加えた。55℃で2時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると個数平均粒径が約3.3μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
−−融着工程−−
その後、ここにアニオン製界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3質量部を追加した後、撹拌を継続しながら95℃まで加熱し、4.5時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、45℃で流動層乾燥を行った。更にその後、スプレードライヤーで200乃至300℃の気相中に分散させることにより形状を調整し、トナー粒子6を得た。
〈トナー粒子7の製造〉
・懸濁造粒法トナー
−−トナーバインダーの合成−−
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物660質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物100質量部、テレフタル酸290質量部およびジブチルチンオキサイド2.5質量部を入れ、常圧で220℃で12時間反応した。更に、10乃至15mmHgの減圧で6.5時間反応した後、190℃まで冷却して、これに32質量部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート180質量部と2時間反応を行いイソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。次いでプレポリマー(1)267質量部とイソホロンジアミン14質量部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量65000のウレア変性ポリエステル(1)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物624質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物100質量部、テレフタル酸138質量部、イソフタル酸138質量部を常圧下、230℃で5時間重縮合した。次いで10〜15mmHgの減圧で5.5時間反応して、ピーク分子量6300の変性されていないポリエステル(a)を得た。ウレア変性ポリエステル(1)250質量部と変性されていないポリエステル(a)750質量部とをテトラヒドロフラン2000質量部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)のテトラヒドロフラン溶液を得た。
前記トナーバインダー(1)のテトラヒドロフラン溶液の240質量部に、C.I.Pigment Blue15:3の4質量部を入れ、55℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水706質量部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.17質量部を入れ均一に溶解した。ついで55℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、トナー粒子7を得た。
〈トナー粒子8の製造〉
・乾式法(粉砕法)トナー
・結着樹脂 100質量部
〔スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=30,000、Tg=62℃)〕
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 6.0質量部
〔ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピークのピーク温度=72℃、Mw=700〕
上記材料を予め混合し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子8を得た。
<脂肪酸金属塩1の製造>
攪拌装置付きの受け容器を用意し、攪拌器を350rpmで回転させた。この受け容器に0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液500質量部と投入し、液温を85℃に調整した。次に、この受け容器に0.2質量%硫酸亜鉛水溶液525質量部を、15分かけて滴下した。全量仕込み終了後、反応時の温度状態で10分間熟成し、反応を終結した。
次に、このようにして得られた脂肪酸金属塩スラリーを濾過洗浄した。得られた洗浄後の脂肪酸金属塩ケーキを粗砕後、連続瞬間気流乾燥機を用いて105℃で乾燥した。その後、ナノグラインディングミル〔NJ−300〕(サンレックス社製)にて風量6.0m/min、処理速度80kg/hの条件で粉砕した後、リスラリーして湿式遠心分級機を用いて微粒子、粗粒子の除去を行った。その後、連続瞬間気流乾燥機を用いて80℃で乾燥して脂肪酸金属塩微粒子1を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子1の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.45μm、スパン値Bは0.92であった。脂肪酸金属塩微粒子1の物性を表2、粒度分布を図1に示す。
<脂肪酸金属塩2の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を0.25質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.15質量%硫酸亜鉛水溶液に変更すること以外は同様にして、脂肪酸金属塩微粒子2を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子2の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.33μm、スパン値Bは0.81であった。脂肪酸金属塩微粒子2の物性を表2、粒度分布を図2に示す。
<脂肪酸金属塩3の製造>
脂肪酸金属塩微粒子1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を2.0質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に変更し、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を1.0質量%塩化カルシウム水溶液に変更した。また、5分間の熟成で反応を終結させた。それ以外の工程は脂肪酸金属塩1の製造と同様にして、脂肪酸金属塩微粒子3を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子3の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.60μm、スパン値Bは1.51であった。脂肪酸金属塩微粒子3の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩4の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を0.25質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.15質量%硫酸亜鉛水溶液に、また、粉砕の条件を風量10.0m/minに変更し、更に粉砕工程を3回行うように変更した。得られた脂肪酸金属塩微粒子4の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.18μm、スパン値Bは1.34であった。脂肪酸金属塩微粒子4の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩5の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を0.7質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に変更し、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.3質量%硫酸亜鉛水溶液に変更した。また、粉砕の条件を風量4.0m/min、処理速度50kg/hとした。それ以外の工程は脂肪酸金属塩1の製造と同様にして、脂肪酸金属塩微粒子5を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子5の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.64μm、スパン値Bは0.98であった。脂肪酸金属塩微粒子5の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩6の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を1.0質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に変更し、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.7質量%塩化カルシウム水溶液に変更した。また、5分間の熟成で反応を終結させた。更に、粉砕の条件を風量5.0m/minに変更し、粉砕後は風力式の分級機で微粗粉を取り除き、脂肪酸金属塩微粒子6を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子6の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.58μm、スパン値Bは1.73であった。脂肪酸金属塩微粒子6の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩7の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を0.5質量%ラウリン酸ナトリウム水溶液に変更した以外同様にして、脂肪酸金属塩微粒子7を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子7の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.62μm、スパン値Bは1.05であった。脂肪酸金属塩微粒子7の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩8の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.3質量%塩化リチウム水溶液に変更した。それ以外は同様にして、脂肪酸金属塩微粒子8を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子8の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.33μm、スパン値Bは0.85であった。脂肪酸金属塩微粒子8の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩9の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を1.0質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液に変更し、0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.4質量%硫酸亜鉛水溶液に変更した。また、15分間の熟成で反応を終結させた。また、粉砕の条件を風量4.0m/minに変更した。それ以外の工程は脂肪酸金属塩1の製造と同様にして、脂肪酸金属塩微粒子9を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子9の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.72μm、スパン値Bは1.26であった。脂肪酸金属塩微粒子9の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩10の製造>
脂肪酸金属塩1の製造において、0.5質量%ステアリン酸ナトリウム水溶液を0.05質量%ステアリン酸ナトリウムに変更し、また0.2質量%硫酸亜鉛水溶液を0.02質量%硫酸亜鉛水溶液に変更した。また、粉砕の条件を風量10.0m/minに変更し、3回粉砕工程を施した。その後、分級工程は行わず、メッシュを通過させることにより粗粒を除去し、脂肪酸金属塩微粒子10を得た。得られた脂肪酸金属塩微粒子10の体積基準におけるメジアン径(D50s)は0.12μm、スパン値Bは1.70であった。脂肪酸金属塩微粒子10の物性を表2に示す。
<脂肪酸金属塩11>
市販されているステアリン酸亜鉛(MZ2 日本油脂製)を脂肪酸金属塩11とする。体積基準におけるメジアン径(D50s)は1.29μm、スパン値Bは1.61であった。脂肪酸金属塩11の物性を表2に示す。粒度分布を図3に示す。
<脂肪酸金属塩12>
市販されているステアリン酸亜鉛(SZ2000 堺化学工業製)を脂肪酸金属塩12とする。体積基準におけるメジアン径(D50s)は5.30μm、スパン値Bは1.84であった。脂肪酸金属塩12の物性を表2に示す。粒度分布を図4に示す。
Figure 0005430171
<トナー製造例1>
トナー粒子1の100質量部に、脂肪酸金属塩1の0.10質量部及びヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体の1.5質量部(数平均一次粒子径:10nm)を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で150秒間混合を行う(混合工程1)。その後、120秒間休止する(休止工程1)。更に、150秒間の混合工程、120秒間の休止工程を交互に繰り返した(混合工程2→休止工程2→混合工程3→休止工程3→混合工程4)。上記のように混合工程と休止工程を繰り返すことにより槽内の最高到達温度は約34℃であった。このようにして得られたトナーをトナー(A)とする。得られたトナー(A)の物性を表3に示す。
<トナー製造例2>
トナー製造例1において、混合工程3で終了するように変更すること以外は同様にして、トナー(B)を得た。槽内の最高到達温度は約33℃であった。得られたトナー(B)の物性を3に示す。
<トナー製造例3>
トナー製造例1において、混合工程の時間を200秒間、休止工程の時間を180秒間に変更すること以外は同様にして、トナー(C)を得た。槽内の最高到達温度は約37℃であった。得られたトナー(C)の物性を表3に示す。
<トナー製造例4>
トナー製造例1において、混合工程の時間を200秒間、休止工程の時間を180秒間に変更し、混合工程2で終了するように変更すること以外は同様にして、トナー(D)を得た。槽内の最高到達温度は約35℃であった。得られたトナー(D)の物性を表3に示す。
<トナー製造例5>
トナー製造例1において、1回目、2回目及び3回目の混合工程の時間を200秒間、4回目の混合工程の時間を300秒間に、休止工程の時間を60秒間にすること以外は同様にして、トナー(E)を得た。槽内の最高到達温度は約39℃であった。得られたトナー(E)の物性を表3に示す。
<トナー製造例6>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩2に変更し、更に混合工程の時間10分として休止工程を入れず混合工程を1回で終了するように変更すること以外は同様にして、トナー(F)を得た。得られたトナー(F)の物性を表3に示す。
<トナー製造例7>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩3に変更し、更に混合工程の時間4分として休止工程を入れず混合工程を1回で終了するように変更すること以外は同様にして、トナー(G)を得た。得られたトナー(G)の物性を表3に示す。
<トナー製造例8>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩4に変更すること以外は同様にして、トナー(H)を得た。得られたトナー(H)の物性を表3に示す。
<トナー製造例9>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩5に変更すること以外は同様にして、得られたトナー(I)の物性を表3に示す。
<トナー製造例10>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1の添加部数を0.10質量部から0.05質量部に変更すること以外は同様にして、トナー(J)を得た。得られたトナー(J)の物性を表3に示す。
<トナー製造例11>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1の添加部数を0.10質量部から0.30質量部に変更すること以外は同様にして、トナー(K)を得た。得られたトナー(K)の物性を表3に示す。
<トナー製造例12>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1の添加部数を0.10質量部から0.02質量部に変更し、更に混合工程の時間を200秒間、休止工程の時間を180秒間に変更し、混合工程2で終了するように変更すること以外は同様にして、トナー(L)を得た。得られたトナー(L)の物性を表3に示す。
<トナー製造例13>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1の添加部数を0.10質量部から0.55質量部に変更すること以外は同様にして、トナー(M)を得た。得られたトナー(M)の物性を表3に示す。
<トナー製造例14>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩6に変更すること以外は同様にして、トナー(N)を得た。得られたトナー(N)の物性を表3に示す。
<トナー製造例15>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩7に変更すること以外は同様にして、トナー(O)を得た。得られたトナー(O)の物性を表3に示す。
<トナー製造例16>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩8に変更すること以外は同様にして、トナー(P)を得た。得られたトナー(P)の物性を表3に示す。
<トナー製造例17>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子2に変更し、脂肪酸金属塩1の添加部数を0.2質量部に変更すること以外は同様にして、トナー(Q)を得た。得られたトナー(Q)の物性を表3に示す。
<トナー製造例18>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子3に変更すること以外は同様にして、トナー(R)を得た。得られたトナー(R)の物性を表3に示す。
<トナー製造例19>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子4に変更すること以外は同様にして、トナー(S)を得た。得られたトナー(S)の物性を表3に示す。
<トナー製造例20>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子5に変更すること以外は同様にして、トナー(T)を得た。得られたトナー(T)の物性を表3に示す。
<トナー製造例21>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子6に変更すること以外は同様にして、トナー(U)を得た。得られたトナー(U)の物性を表3に示す。
<トナー製造例22>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子6に変更し、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩3に変更すること以外は同様にして、トナー(V)を得た。得られたトナー(V)の物性を表3に示す。
<トナー製造例23>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子7に変更すること以外は同様にして、トナー(W)を得た。得られたトナー(W)の物性を表3に示す。
<トナー製造例24>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子8に変更すること以外は同様にして、トナー(X)を得た。得られたトナー(X)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例1>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩9に変更すること以外は同様にして、トナー(a)を得た。得られたトナー(a)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例2>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩10に変更すること以外は同様にして、トナー(b)を得た。得られたトナー(b)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例3>
トナー製造例2において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩11に変更すること以外は同様にして、トナー(c)を得た。得られたトナー(c)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例4>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩12に変更すること以外は同様にして、トナー(d)を得た。得られたトナー(d)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例5>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子6に変更し、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩5に変更し、混合工程の時間を400秒として休止工程を入れず混合工程を1回で終了するように変更した。それ以外は同様にして、トナー(e)を得た。槽内の最高到達温度は約41℃であった。得られたトナー(e)の物性を表3に示す。
<比較例用トナー製造例6>
トナー製造例1において、トナー粒子1をトナー粒子7に変更し、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩4に変更した。また、混合機をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)からメカノハイブリット〔MH型〕(三井鉱山社製)に変更し、混合時間を400秒として休止工程を入れず混合工程を1回で終了するように変更して、トナー(f)を得た。槽内の最高到達温度は約45℃であった。尚、メカノハイブリット〔MH型〕は、ヘンシェルミキサーと比べて、処理能が高く、添加剤をトナー粒子に強く付着させることができる装置である。得られたトナー(f)の物性を表3に示す。
<比較用トナー製造例7>
トナー製造例1において、脂肪酸金属塩1を脂肪酸金属塩5に変更し、混合工程の時間を400秒として休止工程入れず混合工程を1回で終了するように変更した。それ以外はトナー製造例1と同様にして、トナー(g)を得た。槽内の最高到達温度は約40℃であった。得られたトナー(g)の物性を表3に示す。
Figure 0005430171
(画像評価)
市販のカラーレーザープリンタ HP Color LaserJet 4700dn(HP社製)用意し、プロセススピードを200mm/sに変更し、定着温度を任意の温度に設定できるように改造して画像評価を行った。さらに、一色のプロセスカートリッジだけの装着でも作動するよう改造した。
市販のブラックカートリッジ中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、上記試験トナー(300g)をカートリッジに装着し、低温低湿環境下(15℃、10%RH)と高温高湿環境下(40℃、60%RH)の両環境で評価を行った。
〔低温定着性〕
転写材に未定着のベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)を形成した後、定着温度を変えて(125乃至135℃)定着を行い、定着画像を目視で観察することにより、低温定着性を評価した。なお、定着温度は定着ローラー表面を非接触の温度計を用いて測定した値である。転写材は、LETTERサイズのXEROX 4024用紙(XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:125℃でオフセット発生せず。
B:125℃でオフセット発生。
C:130℃でオフセット発生。
D:135℃でオフセット発生。
次に、図7に示すような1%の印字率の画像を印字するプリントアウト試験を行い、プリントアウト試験前(初期)、2万枚プリントアウト時、及び4万枚プリントアウト時の評価を行った。
〔解像性〕
潜像電界によって電界が閉じやすく、再現しにくい600dpiにおける小径孤立1ドット画像を転写材上に作成し、その再現性によって解像性を評価した。転写材は、LETTERサイズのXEROX4024用紙(XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:孤立1ドット100個中の欠損が5個未満。
B:孤立1ドット100個中の欠損が5個以上10個未満。
C:孤立1ドット100個中の欠損が10個以上20個未満。
D:孤立1ドット100個中の欠損が20個以上。
〔転写性〕
ベタ黒画像を紙に転写した後の感光体上の転写残トナーを、マイラーテープではぎ取った。そして、はぎ取ったマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度から、未使用のマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度を差し引いた数値によって、転写性を評価した。転写材は、LETTERサイズのXEROX4024用紙(XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:0.05未満。
B:0.05以上0.10未満。
C:0.10以上0.20未満。
D:0.20以上。
〔画像濃度安定性〕
初期、2万枚、4万枚のプリントアウト試験終了後、連続で3枚ベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)を印刷し、1枚目と3枚目の画像濃度差により評価した。尚、画像濃度の測定は「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。転写材としては、A4サイズのCLC用紙(キヤノン社製、80g/m)を用いた。
A:0.03未満。
B:0.03以上0.05未満。
C:0.05以上、0.10未満。
D:0.10以上。
〔カブリ〕
「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)で、プリントアウト画像の非画像部の反射率(%)を測定した。得られた反射率を、同様にして測定した未使用の転写紙(標準紙)の反射率(%)から差し引いた数値(%)を用いて評価した。数値が小さい程、画像カブリが抑制されていることになる。転写材としては、LETTERサイズのXEROX 4024用紙(XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:0.5%未満。
B:0.5%以上、1.0%未満。
C:1.0%以上、3.0%未満。
D:3.0%以上。
〔現像スジ〕
初期、2万枚、4万枚のプリントアウト試験終了後、転写紙(75g/m、A4サイズ紙)にハーフトーン画像(トナーの載り量:0.2mg/cm)の画像をプリントアウトし、現像スジの発生箇所の数で評価した。
A:未発生。
B:1個所以上3個所以下。
C:4個所以上6個所以下。
D:7個所以上、あるいは幅0.5mm以上のスジが発生。
[グロス評価]
定着温度170℃で定着したベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)のグロスをPG−3D(日本電色工業製)を用いて測定した。
A:グロス30以上40未満。
B:グロス20以上30未満。
C:グロス15以上20未満。
D:グロス15未満。
〔フィルミング〕
トナー担持体に対するフィルミング評価は、初期、2万枚、4万枚印字後にハーフトーン画像をプリントアウトし、画出し試験において画像部であった箇所と非画像部であった箇所との間で濃淡ムラが発生していないかを目視で評価した。その後、トナー担持体表面のトナーをエアーで吹き飛ばし、トナー担持体表面の観察を行った。
A:画像上に濃淡ムラの発生がなく、トナー担持体表面も良好。
B:画像上に濃淡ムラの発生はないが、トナー担持体表面に若干のフィルミングが確認される。
C:画像上に軽度な濃淡ムラ発生。
D:画像上に顕著な濃淡ムラ発生。
<実施例1〜12、14、16〜21および23、比較例1〜7、参考例13、15、22および24
実施例1〜12、14、16〜21および23、ならびに参考例13、15、22および24においてはトナーA〜Xを用いて、比較例1〜7においてはトナーa〜gを用いて、上記の評価を行った。評価結果を表4及び5に示す。
Figure 0005430171
Figure 0005430171
10 潜像担持体
11 帯電ローラー
14 トナー担持体
15 トナー供給部材
16 規制ブレード
17 トナー
23 トナー容器
25 攪拌部

Claims (10)

  1. 結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と脂肪酸金属塩の粒子とを有するトナーにおいて、
    前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準におけるメジアン径(D50s)が0.15μm以上0.65μm以下であり
    前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の遊離率が1.0%以上25.0%以下であり、
    前記脂肪酸金属塩がステアリン酸金属塩であり、
    前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の含有量が前記トナー粒子100質量部に対して0.02質量部以上0.50質量部以下であり、
    前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における5%積算径をD5sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における50%積算径をD50sとし、前記脂肪酸金属塩の粒子の体積基準における95%積算径をD95sとし、前記トナーの個数基準における5%積算径をD5tとし、前記トナーの個数基準における50%積算径をD50tとし、前記トナーの個数基準における95%積算径をD95tとしたとき、下記(1)式で定義されるスパン値Bが1.75以下であり、下記(2)式より求められるスパン値Aと前記スパン値Bとの比(A/B)が0.25以上0.75以下であ
    スパン値B=(D95s−D5s)/D50s (1)式
    スパン値A=(D95t−D5t)/D50t (2)式
    ことを特徴とするトナー。
  2. 前記トナー粒子ワックス成分を含有する請求項1に記載のトナー。
  3. 前記トナー個数平均粒径(D1)が3.0μm以上8.0μm以下であり、
    前記トナーに対する微小圧縮試験において、前記トナーの1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを加えたときの該粒子の最大変位率をR100 とし、荷重2.0×10−4を加えたときの該粒子の変位率をR20としたとき、前記R 100 及び前記R 20
    0.20≦R100≦0.90
    0.010≦R20≦0.080
    である請求項1は2に記載のトナー。
  4. 前記トナーに対する微小圧縮試験において、前記R 100 及び前記R 20
    0.40≦R100≦0.80
    0.020≦R20≦0.060
    である請求項3に記載のトナー。
  5. 前記トナー100℃における粘度が8000Pa・s以上65000Pa・s以下である請求項14のいずれか1項に記載のトナー。
  6. 前記脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛ステアリン酸カルシウムである請求項15のいずれか1項に記載のトナー。
  7. 前記脂肪酸金属塩遊離脂肪酸が0.20質量%以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 記D50sが0.30μm以上0.60μm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナー。
  9. 前記トナーにおける前記脂肪酸金属塩の粒子の遊離率が2.0%以上20.0%以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 該トナーフロー式粒子像分析装置で測定される平均円形度が0.940以上0.990以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載のトナー。
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