JP5447715B2 - イエロートナーの製造方法 - Google Patents

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本発明は、電子写真方式(静電印刷方式を含む)を利用した画像形成装置において、感光体上に形成された静電荷像を現像するために用いられる静電荷像現像用イエロートナーの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、イエロー顔料の分散性に優れ、細線再現性が良好で、カブリの発生が少なく、かつ、高い濃度の印字が可能なイエロートナーを得ることができるイエロートナーの製造方法に関する。
電子写真方式による画像形成方法は、一般に、光導電性物質を用いて形成された感光体上に、帯電及び露光により静電潜像を形成し、次いで、静電荷像現像用現像剤(トナー)により静電潜像を現像し、得られたトナー像を転写紙などの記録媒体上に転写し、定着して可視画像を得る方法である。
静電荷像現像用現像剤は、着色剤や帯電制御剤、離型剤などが結着樹脂中に分散した着色粒子を主成分としており、キャリア粒子を含まない一成分現像剤とキャリア粒子を含む二成分現像剤とに大別されている。着色粒子が磁性粉末を含有するか否かによって、非磁性現像剤と磁性現像剤とに分けられている。
着色粒子は、粉砕法により得られる粉砕トナーと、重合法により得られる重合トナーとに大別される。粉砕法では、結着樹脂と着色剤とその他の添加剤成分とを溶融混練し、次いで、混練物を粉砕し分級することにより、着色樹脂粉末として粉砕トナーを得ている。結着樹脂は、予め重合性単量体を重合することにより合成している。
他方、重合法では、一般に、重合性単量体、着色剤、及びその他のトナー用添加剤成分を含有する重合性単量体組成物を水系媒体中で重合することにより、着色重合体粒子として重合トナーを得ている。重合法としては、懸濁重合法が主流であるが、この他に分散重合法や乳化重合法なども知られている。
近年、電子写真方式において、急速にカラー化が進んでおり、カラー画像形成装置に対応することができる高品質のカラートナーが求められている。カラー画像形成装置は、一般に、複数の画像形成部を備えており、各画像形成部では、それぞれ色の異なるトナー像を形成する。具体的には、各画像形成部により、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどのカラートナー像を同一の記録媒体上に順次重ねて転写し、次いで、定着させることにより、カラー画像を形成している。
このように、カラー画像形成装置では、各色のカラートナーを重ねてカラー画像を形成するため、カラートナーには、透明性が高いことが求められている。また、カラートナーには、色の再現性を高めるため、分光反射特性に優れていることが求められている。この他、カラートナーには、低温定着が可能であること、正または負の帯電を精密に制御することができること、製造方法が簡単であることなどが求められている。
上記特性を満足させるには、何よりも先ず着色剤をできる限り細かく粉砕し、かつ、均一に結着樹脂中に分散させる必要がある。そのために、重合トナーの場合には、重合性単量体中に着色剤を十分に均一かつ微細に分散させてから重合を行う必要がある。着色剤としては、一般に、油性液状の重合性単量体に対して実質的に不溶性の顔料が用いられている。顔料としては、一般に、粒状の顔料が使用されているが、十分に微細化されていないことに加えて、重合性単量体中に均一に分散させることが困難である。
重合性単量体組成物中での顔料の分散が不十分であると、水系分散媒体中で重合性単量体組成物の均一な液滴を形成することが困難となり、重合トナーの粒径分布がブロードになったり、重合トナーによる画像濃度が低下し易くなる。さらに、顔料が微細かつ均一に分散されていないと、分散工程後の重合性単量体組成物の貯蔵安定性が低下し、貯蔵中に顔料が分離し易くなる。
カラートナーの中でも、イエロートナーは、高度の要求水準に十分に応えることが困難であった。イエロートナーの着色剤として用いられているイエロー顔料は、一般に、重合性単量体中での分散性が不十分であり、その結果、重合法により得られたイエロートナーは、精細で印字濃度の高い画像を形成することが困難であった。
特開2007−155861号公報(特許文献1)には、重合法による静電荷像現像用イエロートナーの製造方法において、重合性単量体中にイエロー顔料を分散させる工程を配置し、該分散工程において、アルミニウムカップリング剤の存在下に、重合性単量体中にイエロー顔料を分散させる方法が提案されている。特許文献1の実施例では、アルミニウムカップリング剤として、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートが用いられている。
特開2007−178954号公報(特許文献2)には、静電荷像現像用イエロートナーにおいて、pHの異なる2種以上のイエロー顔料を組み合わせて使用することにより、重合性単量体中へのイエロー顔料の分散性を高め、重合法によって、印字濃度が高く、印字耐久性に優れたイエロートナーを製造する方法が提案されている。
特許文献1及び2に開示されている方法によれば、重合法によって、従来品に比べて優れた諸特性を有するイエロートナーを製造することができる。しかし、分散機を用いて、重合性単量体中にイエロー顔料を分散させる工程において、特許文献1及び2に開示されている方法では、イエロー顔料の分散性が未だ十分ではない。アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどの分散助剤を用いた場合であっても、分散工程中に分散液の粘度が大きくなりすぎて、キャビテーションが発生し、さらなる分散が困難になる傾向が見られる。その結果、重合後に得られたイエロートナーは、細線再現性及び印字濃度が十分ではない。
特開2007−155861号公報 特開2007−178954号公報
本発明の課題は、イエロー顔料の分散性に優れ、細線再現性(印字耐久性)が良好で、カブリの発生が少なく、印字濃度の濃いイエロートナーを提供することにある。
特に本発明の課題は、重合性単量体中へのイエロー顔料の分散工程において、分散機の剪断力によりイエロー顔料が微細に分散するに伴って、分散液の粘度が上昇する傾向を抑制し、イエロー顔料を効率的に微細に分散させることができるイエロートナーの製造方法を提供することにある。
一般に、重合法によりトナーを製造する場合、重合性単量体中に着色剤を分散する工程を配置することが多い。着色剤の分散には、強力な剪断力を有する分散機が用いられている。分散工程で着色剤が微細に分散されるに伴い、分散液の粘度が上昇する。重合性単量体と着色剤とを含有する分散液(混合物)の粘度が高くなりすぎると、キャビテーションバブル(cavitation bubble)が発生し、分散機内で撹拌装置が空回りするなど、分散機の分散能力が低下する。他方、重合性単量体は、剪断力を受けて加熱されると、部分的な重合を開始し易い。そのため、分散工程では、分散液の温度を上昇させて粘度を低減させることができない。
本発明者は、前記課題を達成するために鋭意研究した結果、重合性単量体中へのイエロー顔料の分散工程において、第一級アミン化合物を添加し、該第一級アミン化合物の存在下に分散工程を実施する方法によれば、イエロー顔料の分散に伴う粘度の上昇を抑制することができ、イエロー顔料を微細かつ均一に分散させ得ることを見出した。
本発明の製造方法によれば、重合法によって、微小かつ球形で、細線再現性、印字濃度などに優れ、カブリが抑制されたイエロートナーを製造することができる。本発明は、これらの知見に基づいて、完成するに至ったものである。
本発明によれば、(1)重合性単量体とイエロー顔料を含有する混合物を分散機により分散処理して、該重合性単量体中にイエロー顔料が分散した重合性単量体混合物を調製する工程1であって、該工程1において、重合性単量体100重量部に対して、イエロー顔料1〜20重量部、及び第一級アミン化合物0.01〜0.5重量部を含有する混合物を分散機により分散処理する工程1;
(2)該重合性単量体混合物にトナー用添加剤を加えて、重合性単量体組成物を調製する工程2;
(3)該重合性単量体組成物を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体組成物の液滴を形成する工程3;及び
(4)水系分散媒体中に液滴として分散している重合性単量体組成物を重合開始剤により重合して、イエロー着色重合体粒子を生成させる工程4;
を含むイエロートナーの製造方法であって、
(i)該重合性単量体が、芳香族ビニル単量体、アクリル酸の誘導体、及びメタクリル酸の誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種の重合性単量体であり、
(ii)該イエロー顔料が、ジスアゾイエロー顔料であり、かつ、
(iii)該第一級アミン化合物が、下記式1
X−R−NH …〔1〕
〔式中、Xは、水素原子、水酸基またはアミノ基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる脂肪族型第一級アミン化合物であって、該脂肪族第一級アミン化合物が、脂肪族ジアミン、脂肪族ポリアミン、式1において、Xがアミノ基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物、または、式1において、Xが水酸基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物である脂肪族第一級アミン化合物、下記式2
(R−O)−Ti−(O−R−NH …〔2〕
〔式中、Rは、炭素数1〜16のアルキル基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。nは、1〜3の整数であり、mは、1〜3の整数であり、n+m=4である。〕
で表わされるチタネート型第一級アミン化合物、及び下記式3
Y−R−NH …〔3〕
〔式中、Yは、炭素数1〜16のアルキル基または炭素数6〜16の芳香族基によって置換されていてもよい含窒素複素環である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる含窒素複素環型第一級アミン化合物
からなる群より選ばれる少なくとも一種の第一級アミン化合物であるイエロートナーの製造方法が提供される。
本発明の製造方法によれば、第一級アミン化合物の存在下で、重合性単量体中にイエロー顔料を分散することにより、分散液の粘度の上昇とキャビテーションの発生を抑制しながら、イエロー顔料を微細に分散させることができる。本発明によれば、重合性単量体中へのイエロー顔料の分散性に優れ、細線再現性(印字耐久性)が良好で、カブリの発生が少なく、印字濃度の濃い静電荷像現像用イエロートナーを効率的に製造することができる。
1.重合性単量体混合物の調製工程1:
本発明の製造方法では、工程1において、重合性単量体とイエロー顔料を含有する混合物を分散機により分散処理して、該重合性単量体中にイエロー顔料が分散した重合性単量体混合物(顔料分散液)を調製する。
重合性単量体としては、モノビニル系単量体が好ましい。具体的に、重合性単量体として、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体;アクリル酸、メタクリル酸などのα,β−不飽和カルボン酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアクリル酸またはメタクリル酸の誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル化合物;などが挙げられる。
重合性単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。モノビニル系単量体の中でも、芳香族ビニル単量体と、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルとを併用するのが好適である。本発明では、重合性単量体は、芳香族ビニル単量体、アクリル酸の誘導体、及びメタクリル酸の誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種の重合性単量体である。
重合性単量体は、それを重合して得られる重合体のガラス転移温度Tgが通常80℃以下、好ましくは40〜80℃、より好ましくは50〜70℃になるように選択することが望ましい。後記するコア−シェル型重合トナーとしてイエロートナーを製造する場合には、重合性単量体を重合して得られる重合体のTgが40〜60℃の範囲内となるように重合性単量体を選択することが好ましい。
重合性単量体を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することにより、生成する重合体のガラス転移温度を所望の範囲に調整することができる。
イエロー顔料としては、ハロゲン元素を含有しないイエロー顔料が好ましい。ハロゲン元素を含むイエロー顔料は、焼却時にダイオキシンを発生させるおそれがある。近年、環境に有害な物質の使用を禁止する法制が整いつつあり、トナーの分野においても、ハロゲンフリーの製品を開発する要求が高まっている。
本発明で使用するイエロー顔料としては、アゾ系顔料、縮合多環系顔料などから選択されるハロゲン元素を含有しないイエロー顔料が好ましく、ジスアゾイエロー顔料がより好ましい。イエロー顔料としては、日本工業規格JIS K5101に規定されている煮沸法により、その水性懸濁液のpH測定を行ったとき、6〜10の範囲内のpH値を示すイエロー顔料が好ましい。このpH値の範囲内にあるイエロー顔料を用いると、重合性単量体への分散性に優れ、分子量分布がシャープなイエロートナーが得られ易い。
より具体的に、イエロー顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー4、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー7、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー65、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー99、C.I.ピグメントイエロー108、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー123、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー167、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー213、及びこれらの誘導体として分類されるイエロー顔料が挙げられる。これらのイエロー顔料は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらのイエロー顔料の中でも、ジスアゾ系のイエロー顔料である、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、及びC.I.ピグメントイエロー213からなる群より選ばれる少なくとも一種のイエロー顔料がより好ましく、C.I.ピグメントイエロー155が特に好ましい。本発明では、イエロー顔料は、ジスアゾイエロー顔料である。
イエロー顔料の割合は、重合性単量体100重量部に対して、通常1〜20重量部、好ましくは2〜15重量部、より好ましくは3〜10重量部である。イエロー顔料の割合が小さすぎると、イエロートナーの印字濃度が低下する。イエロー顔料の割合が大きすぎると、イエロートナーの定着温度が高くなったり、カブリが発生し易くなったりする。
第一級アミン化合物としては、重合性単量体に対する分散性または溶解性の観点から、高分子量のポリマーではなく、通常の低分子量の第一級アミン化合物が用いられる。第一級アミン化合物とは、分子中に1つ以上のアミノ基(−NH)を有する化合物である。
第一級アミン化合物には、下記式1
X−R−NH …〔1〕
〔式中、Xは、水素原子、アミノ基または水酸基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる脂肪族型第一級アミン化合物が含まれる。
前記式1で表わされる脂肪族型第一級アミン化合物には、以下の化合物(a)〜(f)が含まれる。
(a)脂肪族第一級アミン:
脂肪族モノアミンとしては、例えば、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、t−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、2−ペンタンアミン、t−ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2−オクタンアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、1―アミノデカン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミンなどが挙げられる。本発明では、脂肪族モノアミンは含まれない。
(b)脂肪族ジアミン:
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカンなどが挙げられる。
(c)脂肪族ポリアミン:
脂肪族ポリアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどが挙げられる。
(d)アミノアルコール:
アミノアルコールとしては、例えば、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。本発明では、アミノアルコールは含まれない。
(e)Xがアミノ基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物:
式1において、Xがアミノ基であり、Rがアルキレン基の鎖のメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物としては、例えば、2,2′−オキシビス(エチルアミン)、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,11−ジアミノ−3,6,9−トリオキサウンデカン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、N,N′−ビス(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N′−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミンなどを挙げることができる。
(f)Xが水酸基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物:
式1において、Xが水酸基であり、Rがアルキレン基の鎖のメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物としては、例えば、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、N−(3−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンなどが挙げられる。
本発明で使用する脂肪族第一級アミン化合物としては、脂肪族ジアミン、脂肪族ポリアミン、式1において、Xがアミノ基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物、または、式1において、Xが水酸基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物である脂肪族第一級アミン化合物が挙げられる。
本発明で使用する第一級アミン化合物としては、下記式2
(R−O)−Ti−(O−R−NH …〔2〕
〔式中、Rは、炭素数1〜16のアルキル基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。nは、1〜3の整数であり、mは、1〜3の整数であり、n+m=4である。〕
で表わされるチタネート型第一級アミン化合物が挙げられる。
前記式2で表わされるチタネート型第一級アミン化合物には、例えば、Rがイソプロピル基、Rが−(CNHC)−、n=1、かつ、m=3であるチタネート型カップリング剤(市販品:味の素ファインテクノ社製、商品名:「KR44」)が含まれる。
本発明で使用する第一級アミン化合物として、下記式3
Y−R−NH …〔3〕
〔式中、Yは、炭素数1〜16のアルキル基または炭素数6〜16の芳香族基によって置換されていてもよい含窒素複素環である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる含窒素複素環型第一級アミン化合物が挙げられる。
前記式3で表わされる含窒素複素環型第一級アミン化合物としては、例えば、1−(2−アミノエチル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−アミノエチル)−2−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール型第一級アミン化合物が挙げられる。
これらの第一級アミン化合物の中でも、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,6−ジアミノへキサン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、1,4−ジアミノブタン、トリエチレンテトラミン、チタネート型カップリング剤(味の素ファインテクノ社製、商品名:「KR44」)、及び1−(2−アミノエチル)−2−メチルイミダゾールが好ましい。顔料分散液の粘度を低減する効果が特に著しい点で、これらの中でも、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、及び2−(2−アミノエチルアミノ)エタノールが特に好ましい。これらの第一級アミン化合物は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明では、第一級アミン化合物は、下記式1
X−R−NH …〔1〕
〔式中、Xは、水素原子、水酸基またはアミノ基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる脂肪族型第一級アミン化合物であって、該脂肪族第一級アミン化合物が、脂肪族ジアミン、脂肪族ポリアミン、式1において、Xがアミノ基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物、または、式1において、Xが水酸基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物である脂肪族第一級アミン化合物、下記式2
(R−O)−Ti−(O−R−NH …〔2〕
〔式中、Rは、炭素数1〜16のアルキル基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。nは、1〜3の整数であり、mは、1〜3の整数であり、n+m=4である。〕
で表わされるチタネート型第一級アミン化合物、及び下記式3
Y−R−NH …〔3〕
〔式中、Yは、炭素数1〜16のアルキル基または炭素数6〜16の芳香族基によって置換されていてもよい含窒素複素環である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
で表わされる含窒素複素環型第一級アミン化合物
からなる群より選ばれる少なくとも一種の第一級アミン化合物である。
第一級アミン化合物は、重合性単量体100重量部に対して、通常0.005〜1重量部、好ましくは0.01〜0.5重量部、より好ましくは0.015〜0.3重量部、特に好ましくは0.02〜0.2重量部の割合で用いられる。第一級アミン化合物の使用割合が少なすぎると、顔料分散液の粘度低減効果が小さくなり、イエロー顔料を十分に微細かつ均一に分散させることが困難になる。第一級アミン化合物の使用割合が大きくなりすぎると、顔料分散液の粘度低減効果が飽和することに加えて、イエロートナーの帯電特性などに悪影響を及ぼす可能性がある。
重合性単量体にイエロー顔料を分散させるには、強い剪断力を有する分散機を用いることが好ましい。強力な剪断力を有する分散機としては、高速撹拌装置であって、例えば、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)に代表されるタービン型撹拌機;エバラマイルダー(荏原製作所社製)に代表される同心上に配置された櫛歯形状の回転子及び固定子を高速で回転させて、その回転子内側から固定子外側に分散液を流通させて回転子と固定子との間隙で分散液を撹拌させる装置;クレアミックスCLM−0.8S(エム・テクニック社製)に代表される高速で回転するローターとそれを取り囲むスクリーンにより生じる剪断力、衝突力、圧力変動、ポテンシャルコアなどの作用を働かす装置;TKフィルミックス(特殊機化工業社製)に代表される液を遠心力によって槽側壁に押し付けて、液膜を形成し、該液膜に超高速で回転する撹拌具の先端が触れる装置などがある。
分散機として、メディア式分散機を用いることもできる。メディア式分散機としては、例えば、液体供給口と液体排出口とを有するケーシング内に、駆動軸と、該駆動軸上に配置され該駆動軸の回転によって同時に回転可能なローター及びメディア分離スクリーンが設置された構造を有している装置が挙げられる。ケーシング内面とローター外面との間に形成された内部空間がメディア粒子を収容した分散室である。液体供給口からケーシング内に導入された液体は、メディア分離スクリーンを通過して、液体排出路を経て液体排出口から外部に排出されるように構成されている。
これらの分散機を用いる場合、分散システムとして、循環ポンプを稼動させて分散液を分散機外に排出させ、再度分散機内に供給して、連続的に循環させることが好ましい。この循環によって、分散効率が向上する。このような分散システムとしては、分散機とホールディングタンクを2つのラインで連結し、ホールディングタンク内の顔料分散液(重合性単量体混合物)を一方のラインを通して分散機の導入口から導入し、分散機の排出口からの顔料分散液を他方のラインを通してホールディングタンク内に循環させるように構成した分散システムを挙げることができる。ホールディングタンクとしては、分散機に併設したタンクを用いてもよく、あるいは分散機から独立したタンクを用いてもよい。重合性単量体中でのイエロー顔料の分散処理は、顔料分散液を分散機中に2回以上循環させて行うことが好ましい。循環回数は、分散機の大きさや処理能力などにもよるが、多くの場合、循環回数5〜50回程度、さらには10〜40回程度で良好な結果を得ることができる。
分散機及びホールディングタンクは、それぞれ温度制御ができるように、ジャケットなどの加熱または冷却手段を配置することができる。例えば、ジャケットに冷水を流せば、分散機やホールディングタンクの温度が急上昇するのを抑制することができる。
顔料分散液は、分散機による分散処理によって粘度が上昇するが、本発明の製造方法では、第一級アミン化合物の存在下に顔料分散液の分散処理を行うため、顔料分散液の粘度上昇を著しく抑制することができる。分散処理後の顔料分散液(重合性単量体混合物)の粘度は、25℃で測定したとき、70〜2,000mPa・sの範囲内にあることが好ましく、100〜1,500mPa・sの範囲内にあることがより好ましく、200〜1,000mPa・sの範囲内にあることが特に好ましい。分散処理後の重合性単量体混合物の粘度が低すぎると、イエロー顔料が十分に分散されていないおそれがある。分散処理後の重合性単量体混合物の粘度が高すぎると、キャビテーションの発生などにより、イエロー顔料の分散効率が低下したり、分散処理後の重合性単量体混合物の移送が困難になったりする。重合性単量体混合物の粘度が上記範囲内にあることによって、効率的に分散処理を行うことができる。
分散処理後、分散機やホールディングタンクの内部を重合性単量体によって洗浄し、撹拌機や壁面などに付着したイエロー顔料を回収してもよい。回収したイエロー顔料を含む重合性単量体は、重合性単量体混合物中に添加して使用することができる。
2.重合性単量体組成物の調製工程2:
工程1で得られた重合性単量体混合物に、重合性単量体(モノビニル単量体)と着色剤以外のその他のトナー用添加剤を加えて、重合性単量体組成物を調製する。トナー用添加剤には、架橋性単量体、マクロモノマー、分子量調整剤、帯電制御剤、離型剤、重合開始剤など、重合法によって着色重合体粒子を形成することができ、かつ、トナー特性を向上させることができる各種成分が含まれる。
モノビニル単量体と共に、架橋性単量体または架橋性重合体を用いると、イエロートナー(重合トナー)のホットオフセット特性を改善することができる。架橋性単量体は、2個以上のビニル基を有する単量体である。架橋性単量体の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート等のジエチレン性不飽和カルボン酸エステル;N,N−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル等のビニル基を2個有する化合物、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルやトリメチロールプロパントリアクリレート等のビニル基を3個以上有する化合物等を挙げることができる。
架橋性重合体は、重合体中に2個以上のビニル基を有する重合体である。その具体例としては、分子内に2個以上の水酸基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレングリコール等の重合体と、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和カルボン酸単量体とを縮合反応することにより得られるエステル化物を挙げることができる。
これらの架橋性単量体及び架橋性重合体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。その使用量は、モノビニル単量体100重量部に対して、通常10重量部以下、好ましくは0.01〜7重量部、より好ましくは0.05〜5重量部、特に好ましくは0.1〜3重量部である。
モノビニル単量体と共にマクロモノマーを用いると、イエロートナーの高温での保存性と低温での定着性とのバランスが良好になるので好ましい。マクロモノマーは、分子鎖の末端に重合可能な炭素−炭素不飽和二重結合を有する巨大分子であり、数平均分子量が通常1,000〜30,000のオリゴマーまたはポリマーである。数平均分子量が上記範囲内にあると、マクロモノマーの溶融性を損なうことなく、イエロートナーの定着性及び保存性が維持できるので好ましい。
マクロモノマーの分子鎖末端にある重合可能な炭素−炭素不飽和二重結合としては、アクリロイル基、メタクリロイル基などを挙げることができるが、共重合のしやすさの観点からはメタクリロイル基が好ましい。マクロモノマーは、モノビニル単量体を重合して得られる重合体のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する重合体を与えるものが好ましい。
マクロモノマーの具体例としては、スチレン、スチレン誘導体、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を単独でまたは2種以上を重合して得られる重合体;ポリシロキサン骨格を有するマクロモノマー;などを挙げることができるが、これらの中でも、親水性のものが好ましく、特にメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルを単独で、あるいはこれらを組み合わせて重合して得られる重合体が好ましい。
マクロモノマーを使用する場合、その使用量は、モノビニル単量体100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.03〜5重量部、より好ましくは0.05〜1重量部である。マクロモノマーの使用量が上記範囲内にあると、イエロートナーの保存性を維持して、定着性が向上するので好ましい。
イエロートナーの帯電性を向上させるために、各種の正帯電性または負帯電性の帯電制御剤を重合性単量体組成物中に含有させることが好ましい。帯電制御剤としては、例えば、カルボキシル基または含窒素基を有する有機化合物の金属錯体、含金属染料、ニグロシン、帯電制御樹脂などが挙げられる。
市販品を含む帯電制御剤の具体例としては、ボントロンN−01(オリエント化学工業社製)、ニグロシンベースEX(オリエント化学工業社製)、スピロンブラックTRH(保土ケ谷化学工業社製)、T−77(保土ケ谷化学工業社製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−81(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−84(オリエント化学工業社製)、ボントロンE−89(オリエント化学工業社製)、ボントロンF−21(オリエント化学工業社製)、COPY CHARGE NX VP434(クラリアント社製)、COPY CHARGENEG VP2036(クラリアント社製)、TNS−4−1(保土ケ谷化学工業社製)、TNS−4−2(保土ケ谷化学工業社製)、LR−147(日本カーリット社製)、コピーブルーPR(クラリアント社製)などの帯電制御剤;4級アンモニウム(塩)基含有共重合体、スルホン酸(塩)基含有共重合体等の帯電制御樹脂;を挙げることができる。帯電制御剤は、重合性単量体100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部の割合で用いられる。
オフセット防止または熱ロール定着時の離型性の向上などの目的で、離型剤を重合性単量体組成物中に含有させることができる。離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリブチレンなどのポリオレフィンワックス類;キャンデリラ、カルナウバ、ライス、木ロウ、ホホバなどの植物系天然ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラクタムなどの石油系ワックス及びその変性ワックス;フィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックス;ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラパルミテート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトララウレート等のペンタエリスリトールエステルや、ジペンタエリスリトールヘキサミリステート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミテート、ジペンタエリスリトールヘキサラウレート等のジペンタエリスリトールエステル等の多価アルコールエステル化物(多官能エステル化合物);が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、示差走査熱量計を用いて、昇温時のDSC曲線から測定される吸熱ピーク温度が30〜150℃、好ましくは50〜120℃、より好ましくは60〜110℃の範囲にあるワックスや多官能エステル化合物が、定着性と離型性とのバランス面から特に好ましい。離型剤の使用割合は、重合性単量体100重量部に対して、通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部である。
イエロー顔料の均一分散等を目的として、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸、脂肪酸とNa、K、Ca、Mg、Zn等の金属とからなる脂肪酸金属塩などの滑剤;シラン系カップリング剤またはその他のチタン系カップリング剤等の分散助剤;などを重合性単量体に含有させることができる。このような滑剤や分散剤は、イエロー顔料の重量を基準として、通常1/1,000〜1/1程度の割合で使用される。本発明では、第一級アミン化合物を用いて、重合性単量体中にイエロー顔料を微細に分散させているため、その他の分散助剤は必ずしも必要としない。
重合性単量体の重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;4,4′−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2′−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド〕、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、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等のアゾ化合物;ジ−t−ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、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、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物類;などを挙げることができる。これら重合開始剤と還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤を使用することもできる。
これらの開始剤のなかでも、通常、重合性単量体に可溶な油溶性の重合開始剤を選択することが好ましく、必要に応じて、水溶性の重合開始剤を併用することもできる。
本発明で使用する重合開始剤としては、分子量が90〜205で、純度が90%以上の有機過酸化物が好ましい。重合開始剤の分子量は、より好ましくは170〜200、さらに好ましくは175〜195である。重合開始剤の純度は、主成分の重合開始剤の重量%を表し、好ましくは92%以上、さらに好ましくは95%以上である。
有機過酸化物の1時間半減期温度は、印字耐久性の良いトナーが得られることから、70〜95℃であることが好ましく、75〜95℃であることがより好ましく、85〜95℃がさらに好ましい。半減期温度とは、重合開始剤の開裂の起こり易さを表す指標であり、重合開始剤を一定温度下に保持したとき、これが分解して一定時間後に元の開始剤量の1/2となる温度を示す。例えば、1時間半減期温度では、この一定時間が1時間の半減期温度である。
上記特定の重合開始剤を用いることにより、得られる重合体粒子に残留する未反応の重合性単量体や、重合開始剤により副生するエーテル成分などの副生物の量を少なくすることができる。その結果、高温保存性に優れ、印字の際に悪臭を発生させず周囲の環境を悪化させず、また、耐久印字性に優れるトナーを得ることができる。
重合開始剤の有機過酸化物としては、開始効率が特に高く、残留モノマー量を少なくすることができることから、パーオキシエステルが好ましく、非芳香族パーオキシエステル(すなわち、芳香族環を有しないパーオキシエステル)がより好ましい。
重合開始剤として使用する有機過酸化物としては、非芳香族パーオキシエステルが好ましく、その具体例としては、t−ブチルパーオキシ−2−メチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルブタノエート、及びt−ヘキシルパーオキシピバレート(すなわち、t−ヘキシルパーオキシ−2,2−ジメチル−アセテート)が挙げられる。
重合開始剤は、重合性単量体100重量部に対して、通常、0.1〜20重量部、好ましくは0.3〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部の割合で用いられる。重合開始剤は、重合性単量体組成物中に予め添加することができるが、早期重合を抑制するために、重合性単量体組成物の液滴形成工程の途中の段階で懸濁液中に添加することもできる。
重合に際して、分子量調整剤を使用することが好ましい。分子量調整剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、テトラエチルチウラムジスルフィド、n−オクチルメルカプタン、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−チオール等のメルカプタン類;四塩化炭素、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素類;などを挙げることができる。分子量調整剤は、通常、重合開始前の重合性単量体組成物に含有させるが、重合途中に添加することもできる。分子量調整剤は、重合性単量体100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部の割合で用いられる。分子量調整剤の使用量が少なすぎると、分子量調整の効果が得られず、多すぎると、残留モノマーや残留揮発性有機物の量が増加する。
重合性単量体組成物は、前記工程1で得られた重合性単量体混合物(顔料分散液)に、トナー用添加剤を加えて混合する方法により調製することができる。前記した通り、重合開始剤は、重合性単量体混合物中に添加してもよいが、重合性単量体組成物の液滴形成工程の途中で、水系分散媒体中に添加し、重合性単量体組成物の液滴中に移行させてもよい。
3.重合性単量体組成物の液滴形成工程3:
本発明の製造方法では、前記で調製した重合性単量体組成物を水系分散媒体中に分散させて、重合性単量体組成物の液滴(油性液滴)を形成する。水系分散媒体としては、水が用いられるが、所望により、アルコールなどの水と混和性のある有機溶剤を少量添加してもよい。
水系分散媒体は、一般に、分散安定剤を含有している。分散安定剤によって、重合性単量体組成物の微細な液滴を形成することが容易となる。分散安定剤としては、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの硫酸塩;炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩;リン酸カルシウムなどのリン酸塩;酸化アルミニウム、酸化チタン等の金属酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化第二鉄等の金属水酸化物;ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ゼラチン等の水溶性高分子;アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等の界面活性剤;などを挙げることができる。
これらの中でも、硫酸塩、炭酸塩、金属酸化物、金属水酸化物などの金属化合物が好ましく、難水溶性の金属化合物のコロイドがより好ましい。特に、難水溶性の金属水酸化物のコロイドは、トナー粒子の粒径分布を狭くすることができ、画像の鮮明性が向上するので好適である。
難水溶性金属化合物のコロイドは、その製法による制限はないが、水溶性多価金属化合物の水溶液のpHを7以上に調整することによって得られる難水溶性の金属水酸化物のコロイド、特に水溶性多価金属化合物と水酸化アルカリ金属塩との水相中の反応により生成する難水溶性の金属水酸化物のコロイドが好ましい。難水溶性金属化合物のコロイドは、個数粒径分布D50(個数粒径分布の50%累積値)が0.5μm以下で、D90(個数粒径分布の90%累積値)が1μm以下であることが好ましい。コロイドの粒径が大きくなりすぎると、重合の安定性が崩れ、また、トナーの保存性が低下する。
分散安定剤は、重合性単量体100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは0.3〜10重量部の割合で使用する。この使用割合が小さすぎると、十分な重合安定性を得ることが困難となり、重合凝集物が生成しやすくなる。逆に、この使用割合が大きすぎると、微粒子の増加によりトナー粒子の粒径分布が広がったり、水溶液粘度が大きくなって重合安定性が低くなる。
重合性単量体組成物の液滴形成工程においては、先ず、体積平均粒径が50〜1,000μm程度の一次液滴を形成する。重合開始剤は、早期重合を避けるため、水系媒体中での一次液滴の大きさが均一になってから水系分散媒体に添加することが好ましい。水系分散媒体中に重合性単量体組成物の一次液滴が分散した懸濁液に重合開始剤を添加混合し、さらに、高速回転剪断型撹拌機を用いて、液滴の粒径が目的とする着色重合体粒子に近い小粒径になるまで撹拌する。このようにして、体積平均粒径が2〜15μm程度の微小粒径の二次液滴を形成する。液滴の形成には、高剪断力を与えることができる各種分散機を用いることができる。
4.重合工程4:
本発明の製造方法では、水系分散媒体中に液滴として分散している重合性単量体組成物を重合開始剤により重合して、イエロー着色重合体粒子を生成させる。重合温度は、重合開始剤の分解温度にもよるが、通常50℃以上、好ましくは60〜95℃である。重合の反応時間は、通常1〜20時間、好ましくは2〜15時間である。生成した着色重合体粒子を含有する水分散液を濾過し、次いで、洗浄、脱水、及び乾燥の各工程を経て、着色重合体粒子を回収する。
本発明では、前記着色重合体粒子をイエロートナーとして使用することができるが、低温定着性と保存性(耐ブロッキング性)をバランスさせるために、該着色重合体粒子をコア粒子とし、その表面に重合体層(シェル)を形成することができる。
コア−シェル構造の形成方法としては、例えば、前記の着色重合体粒子をコア粒子とし、該コア粒子の存在下にシェル用重合性単量体を重合して、コア粒子の表面に重合体層(シェル)を形成する方法を採用することができる。シェル用重合性単量体として、コア粒子を構成する重合体成分のガラス転移温度Tgよりも高いTgを有する重合体を形成するものを使用すると、重合トナーの保存性を改善することができる。他方、コア粒子を構成する重合体成分のTgを低く設定することにより、重合トナーの定着温度を下げたり、溶融特性を改善したりすることができる。したがって、重合工程でコア−シェル構造の着色樹脂粒子を形成することにより、印字の高速化、フルカラー化、オーバーヘッドプロジェクター(OHP)透過性などに対応できるイエロートナーが得られる。
コア及びシェルを形成するための重合性単量体としては、前述の重合性単量体の中から好ましいものを適宜選択することができる。コア用重合性単量体とシェル用重合性単量体との重量比は、通常40/60〜99.9/0.1、好ましくは60/40〜99.7/0.3、より好ましくは80/20〜99.5/0.5である。シェル用重合性単量体の割合が過小であると、重合トナーの保存性の改善効果が小さく、過大であると、定着温度の低減効果が小さくなる。
シェル用重合性単量体により形成される重合体のTgは、通常、50℃超過120℃以下、好ましくは60℃超過110℃以下、より好ましくは80℃超過105℃以下である。コア用重合性単量体から形成される重合体とシェル用重合性単量体から形成される重合体との間のTgの差は、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、特に好ましくは30℃以上である。多くの場合、定着温度と保存性のバランスの観点から、コア用重合性単量体として、Tgが通常60℃以下、好ましくは、40〜60℃の重合体を形成しうるものを選択するのが好ましい。他方、シェル用重合性単量体としては、スチレンやメチルメタクリレートなどのTgが80℃を越える重合体を形成する単量体を、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することが好ましい。
シェル用重合性単量体は、コア粒子の平均粒径よりも小さな液滴として重合反応系に添加することが好ましい。シェル用重合性単量体の液滴の粒径が大きすぎると、コア粒子の周囲に重合体層が均一に形成され難くなる。シェル用重合性単量体を小さな液滴とするには、シェル用重合性単量体と水系分散媒体との混合物を、例えば、超音波乳化機などを用いて、微分散処理を行い、得られた分散液を重合反応系に添加すればよい。
シェル用重合性単量体の重合に用いる重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸金属塩;2,2′−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド〕、2,2′−アゾビス−[2−メチル−N−〔1,1−ビス(ヒドロキシメチル)2−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド]等のアゾ系開始剤;等の水溶性重合開始剤を挙げることができる。重合開始剤の添加量は、シェル用重合性単量体100重量部に対して、好ましくは、0.1〜30重量部、より好ましくは1〜20重量部である。シェル層の重合温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60〜95℃である。重合の反応時間は、好ましくは1〜20時間、より好ましくは2〜15時間である。
コア−シェル型トナー粒子におけるシェルの平均厚みは、通常0.001〜1μm、好ましくは0.003〜0.5μm、より好ましくは0.005〜0.2μm、特に好ましくは0.02〜0.05μm(20〜50nm)である。シェル厚みが大きすぎると定着性が低下し、小さすぎると保存性が低下する。重合トナーのコア粒径及びシェルの厚みは、電子顕微鏡により観察できる場合は、その観察写真から無作意に選択した粒子の大きさ及びシェル厚みを直接測ることにより得ることができる。電子顕微鏡でコア粒子とシェルとを区別して観察することが困難な場合は、コア粒子の体積平均粒径とシェルを形成する重合性単量体の使用量とから、シェルの厚みを算出することができる。
5.後処理工程:
重合により生成した着色重合体粒子(コア−シェル型を含む)を含有する水分散液は、分散安定剤を含んでいるため、着色重合体粒子の表面には、多数の分散安定剤の微粒子が付着している。分散安定化剤として、酸で可溶な無機水酸化物等の無機化合物を使用した場合には、生成した着色樹脂粒子を含有する水分散液に酸を添加し、分散安定化剤を水に溶解させて除去する。分散安定化剤がアルカリで可溶な無機化合物である場合には、着色樹脂粒子を含有する水分散液にアルカリを添加して、分散安定化剤を水に溶解させて除去する。
例えば、分散安定剤として水酸化マグネシウムコロイドなどの難水溶性金属水酸化物のコロイドを用いた場合には、水分散液に硫酸の如き酸を加えて分散安定剤を水に可溶化させる(これを「酸洗浄」という)。酸洗浄により、水分散液のpHを通常6.5以下、好ましくは2〜6.5、より好ましくは3〜6.0に調整する。添加する酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸;蟻酸、酢酸等の有機酸;を用いることができる。
酸洗浄またはアルカリ洗浄工程で得られた水分散液を濾過して、着色樹脂粒子を濾別する。次に、濾別した着色樹脂粒子を、水で洗浄し、洗浄水を濾過する。水洗工程では、濾液(濾過した洗浄水)の電気伝導度が500μS/cm以下、好ましくは300μS/cm以下、より好ましくは100μS/cm以下、特に好ましくは50μS/cm以下となるまで水で洗浄し、洗浄水を濾過することが好ましい。水洗工程は、バッチ式で繰り返し行ってもよく、あるいはベルトフィルターなどを用いて連続的に行ってもよい。水洗浄に用いる洗浄装置としては、例えば、ベルトフィルター、ロータリーフィルター、及びフィルタープレスのいずれか1つもしくはこれらの複数を組み合わせて用いることが好ましい。洗浄工程後、湿潤状態の着色樹脂粒子は、脱水工程により脱水され、乾燥される。
6.イエロートナー:
イエロートナーを非磁性一成分現像剤として使用する場合は、トナー粒子に外添剤を混合することが好ましい。外添剤としては、流動化剤や研磨剤などとして作用する無機粒子及び有機樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、二酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられる。有機樹脂粒子としては、メタクリル酸エステル重合体粒子、アクリル酸エステル重合体粒子、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体粒子、スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子、コアがメタクリル酸エステル共重合体でシェルがスチレン重合体で形成されたコアシェル型粒子などが挙げられる。
これらの中でも、無機酸化物粒子が好ましく、二酸化ケイ素が特に好ましい。無機微粒子表面を疎水化処理することができ、疎水化処理された二酸化ケイ素粒子が特に好適である。外添剤は、2種以上を組み合わせて用いてもよく、外添剤を組み合わせて用いる場合には、平均粒子径の異なる無機粒子同士または無機粒子と有機樹脂粒子とを組み合わせる方法が好適である。外添剤の量は、特に限定されないが、トナー粒子100重量部に対して、通常0.1〜6重量部である。外添剤をトナー粒子に付着させるには、通常、トナー粒子と外添剤とをヘンシェルミキサーなどの混合機に入れて撹拌する。
イエロートナー粒子(コア−シェル型を含む)の体積平均粒径(Dv)は、通常2〜12μm、好ましくは3〜11μm、より好ましくは6〜10μmである。本発明のイエロートナー粒子の体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)で表される粒径分布は、通常1.0〜1.4、好ましくは1.0〜1.3、より好ましくは1.0〜1.2である。イエロートナー粒子の体積平均粒径が大きすぎると、解像度が低下して高画質の画像を形成することが困難となる。
イエロートナー粒子(コア−シェル型を含む)の平均円形度は、細線再現性に優れた高画質な画像が得られることから、0.960〜0.995であることが好ましく、0.970〜0.995であることがより好ましい。円形度とは、粒子像と同じ投影面積を有する円の周囲長を、粒子の投影像の周囲長で除した値として定義される。平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、トナーの凹凸の度合いを示す指標である。平均円形度はトナーが完全な球形の場合に1を示し、トナーの表面形状が複雑になるほど小さな値となる。平均円形度は、0.4μm以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度(Ci)をn個の粒子について下記式
円形度(Ci)=粒子の投影面積に等しい円の周囲長/粒子投影像の周囲長
によりそれぞれ求め、下記式
Figure 0005447715
により平均円形度(Ca)を求めることができる。
上記式において、fiは円形度Ciの粒子の頻度である。円形度及び平均円形度は、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」または「FPIA−2000」を用いて測定することができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明について更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。部及び%は、特に断りのない限り重量基準である。各種物性及び特性は、下記の方法により測定し、評価した。
(1)イエロー顔料のpH:
イエロー着色剤のpHは、JIS K5101−26.−1991に規定された方法に従って、以下の手順により、煮沸法により調製したイエロー顔料の水性懸濁液を用いて測定した。
イエロー顔料5gを300mLの三角フラスコ中に小数点第1位の桁まで精秤し、次いで、この中に精製水100mLを加えた。該精製水としては、蒸留法またはイオン交換法により精製した水を、さらに約5分間煮沸して、溶存する二酸化炭素を脱気した精製水を用いた。精製水を加えた三角フラスコに栓をすることなく、約5分間加熱して煮沸状態にした後、さらに5分間煮沸を継続した。イエロー顔料の分散が困難な場合には、湿潤剤として、JIS K8102−1994で規定された純度95%のエタノール5〜10mLを三角フラスコに加え、試料を良く分散させた後、上記エタノールの量を含めて、加えた液量が100mLとなるように精製水を加えた。
5分間煮沸後、三角フラスコに栓をして常温まで放冷した。次いで、栓を開き煮沸により減少した量に相当する量の精製水を加え、再び栓をして1分間振り混ぜた。その後、三角フラスコを5分間静置して、イエロー顔料が分散された水性懸濁液を得た。
このようにして調製した水性懸濁液について、JIS Z8802−1958の7で規定された測定方法により、pHを測定した。測定に当って、電極を洗浄した後、JIS Z8802−1958の7に規定された手法により、pH計(HORIBA社製、商品名「F−51」)の調整を行った。次に、上記方法により調製した水性懸濁液から約20mLを分取し、その液温が±0.1℃以上変化しないようにしながら、上記pH計を用いて測定を行った。引き続いて測定した3回の結果が、±0.02以内の範囲で一致するまで行ったpHの測定値を平均して、イエロー顔料のpH値とした。
(2)トナーの体積平均粒径:
トナー(コア−シェル型を含む)の体積平均粒径Dvは、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、商品名「マルチサイザーII」)により測定した。測定は、アパーチャー径=100μm、媒体=アイソトンII、濃度=10%、測定粒子数=100,000個の条件で行った。具体的には、サンプル10mgをビーカーに取り、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸)0.5mLを加えた。このビーカーへ、アイソトンIIを1mL加えて、トナーを湿潤させた後、さらにアイソトンIIを20mL加えた。次いで、超音波分散器で約2分間分散させてから、粒径測定器による測定を行なった。
(3)トナーの平均円形度:
容器中にイオン交換水10mLと、分散剤としての界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸)0.02gを加え、次いで、トナー0.02gを加えて、超音波分散機で60W、3分間の条件で分散処理を行った。測定時の着色重合体粒子濃度が3,000〜10,000個/μLの範囲内となるように調整し、0.4μm以上の円相当径の着色重合体粒子1,000〜10,000個について、シメックス社製フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」を用いて円形度を測定した。測定値を平均して、平均円形度を求めた。
(4)重合性単量体混合物(顔料分散液)の粘度:
重合性単量体中にイエロー顔料が分散した混合物(顔料分散液)の粘度は、ブルックフィールド社製のB型粘度計を用い、No.4のスピンドル、25℃の温度、60rpmの回転数の条件で測定した。該混合物の温度(液温)は、該混合物を入れた容器を、25℃の水槽に10分間以上浸漬することによって調整し、その後に測定を実施した。測定時間は、回転開始から1分後とし、そのときの粘度値を読んだ。
(5)細線再現性(印字耐久性):
市販の非磁性一成分現像方式のプリンター〔正帯電有機感光体現像ドラム、24枚機(印字速度=24枚/分)〕にコピー用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、温度23℃及び相対湿度50%の環境下、1日放置した。その後、2×2ドットライン(幅約85μm)で連続して線画像を形成し、500枚毎に、印字評価システム(YA−MA社製、商品名「RT2000」)によって測定し、線画像の濃度分布データを採取した。
線画像の濃度の最大値の半値における全幅を線幅とした。一枚目の線画像の線幅を基準とし、二枚目以降の線画像の線幅との差が10μm以下のものは1枚目の線画像を再現していると評価した。線画像の線幅の差が10μm以下を維持できる印字枚数を、1,000枚毎に10,000枚まで調べた。10,000枚の印字の時点で、細線が再現されていると評価した場合には、「10,000枚以上」と表記した。
(6)初期カブリ:
上記(5)で使用したプリンターに印字用紙をセットし、現像装置にトナーを130g入れた。このプリンターを用いて、1%印字濃度で19枚まで連続印字を行い、20枚目に白ベタ印字(0%印字濃度)を行って、現像後の感光体上における非画像部のトナーを粘着テープ〔住友スリーエム(株)製、商品名「スコッチメンディングテープ810−3−18」〕に付着させた。この粘着テープを新しい印字用紙に貼り付け、分光色差計〔日本電色工業(株)製、商品名「SE−2000」〕で色調を測定した。リファレンス(基準サンプル)として、未使用の粘着テープを印字用紙に貼り付け、同様に色調を測定した。それぞれの色調をL空間の座標として表し、測定サンプルと基準サンプルの色調から色差ΔEを算出してカブリ値とした。この値が小さいほどカブリが少なく、画質が良好であることを示す。
(7)印字濃度:
市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(24枚機)にコピー用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、温度23℃及び相対湿度50%(N/N)の環境下で一昼夜放置した。その後、ベタ印字時に現像ロール上に供給されるトナー量が0.4mg/cmとなる一点に固定して、5%印字濃度で初期から連続印字を行った。10枚目のコピー用紙にベタ印字を行い、マクベス式反射型画像濃度測定機を用いて、印字濃度を測定した。
[実施例1]
重合性単量体としてスチレンとn−ブチルアクリレート(70部/20部)、第一級アミン化合物として1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン(三井ファイン社製、商品名:EDR−148)0.025部、イエロー顔料としてC.I.ピグメントイエロー155(クラリアント社製、商品名「Toner Yellow 3GP」)6部を、インライン型乳化分散機(株式会社荏原製作所製、商品名:エバラマイルダー)を用いて分散させて、重合性単量体混合物を得た。
インライン型乳化分散機を2つのラインでホールディングタンクと連結して、ホールディングタンク内の分散液(重合性単量体混合物)を一方のラインを通してインライン型乳化分散機の導入口から導入し、インライン型乳化分散機の排出口からの分散液を他方のラインを通してホールディングタンク内に循環させるように構成した。
分散条件は、周速を23m/s、循環回数θを30回とした。分散終了後、重合性単量体混合物をインライン型乳化分散機付属のホールディングタンクから別タンクに移送した。さらにインライン型乳化分散機及び付属のホールディングタンクをスチレン10部で洗浄して、洗浄スチレンを重合性単量体混合物と混合した。その結果、重合性単量体の合計量は、100部となった。重合性単量体混合物の粘度を測定したところ、498mPa・sだった。
上記重合性単量体混合物に、帯電制御剤として帯電制御樹脂(藤倉化成社製、商品名「アクリベース FCA−161P」)1部、離型剤として脂肪酸エステルワックス(日本油脂社製、商品名「WEP7」)5部、マクロモノマーとしてポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、商品名「AA6」、Tg=94℃)0.3部、架橋性単量体としてジビニルベンゼン0.6部、及び分子量調整剤としてt−ドデシルメルカプタン1.6部を添加し、混合、溶解して、重合性単量体組成物を調製した。
他方、イオン交換水220部に塩化マグネシウム10.6部を溶解した水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液(イオン交換水50部に水酸化ナトリウム5.9部を溶解した水溶液)を、撹拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド分散液を調製した。
上記水酸化マグネシウムコロイド分散液(水酸化マグネシウムコロイド量4.3部)に重合性単量体組成物を投入し、撹拌しながら、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂社製、商品名:パーブチルO)5部を投入した。重合開始剤を添加した分散液を、インライン型乳化分散機(荏原製作所社製、商品名「エバラマイルダー MDN303V」)を用いて、回転数15,000rpmにて分散を行い、重合性単量体組成物の液滴を形成した。
重合性単量体組成物の液滴を含有する分散液を、反応器に入れ、90℃に昇温して重合反応を行った。重合転化率がほぼ100%に達した後、温度はそのままにして、シェル用重合性単量体であるメチルメタアクリレート1部と、イオン交換水10部に溶解したシェル用重合開始剤である2,2′−アゾビス−[2−メチル−N−〔1,1−ビス(ヒドロキシメチル)2−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド](和光純薬工業製、商品名:VA−086)0.1部を添加し、さらに90℃で3時間反応を継続した。その後、反応を停止し、コア−シェル構造を有する着色重合体粒子を含有する水系分散液を得た。
着色重合体粒子の水分散液を撹拌しながら、pHが4.5以下となるまで硫酸を添加して酸洗浄を行った後(25℃、10分間)、濾別した着色重合体粒子を水で洗浄し、洗浄水を濾過した。この際の濾液の電気伝導度は、45μS/cmであった。洗浄・濾過工程後の着色重合体粒子を脱水・乾燥し、乾燥した着色重合体粒子を得た。
着色重合体粒子100部に、外添剤として、環状シラザンで疎水化処理したシリカ微粒子0.6部(個数一次平均粒径=7nm)及びアミノ変性シリコーンオイルで疎水化処理したシリカ微粒子(個数一次平均粒径=35nm)1部を添加し、高速撹拌機(三井鉱山社製、商品名ヘンシェルミキサー)を用いて混合し、静電荷像現像用イエロートナー(非磁性一成分現像剤)を得た。結果を表1に示す。
[実施例2]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンから1,6−ジアミノへキサン(東京化成工業社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表1に示す。
[実施例3]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンから2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール(東京化成工業社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表1に示す。
[実施例4]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンからビス(ヘキサメチレン)トリアミン(東京化成工業社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表1に示す。
[実施例5]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンから1,4−ジアミノブタン(広栄化学工業社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表1に示す。
[実施例6]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンからトリエチレンテトラミン(東京化成工業社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表2に示す。
[実施例7]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンからチタネート型カップリング剤(味の素ファインテクノ社製、商品名:「KR44」)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表2に示す。
[実施例8]
第一級アミン化合物を、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタンから1−(2−アミノエチル)−2−メチルイミダゾール(AMZ 四国化成社製)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表2に示す。
[比較例1]
第一級アミン化合物を加えなかったこと以外は、実施例1と同様にイエロー顔料の分散を行った。重合性単量体混合物の粘度が高く、キャビテーションバブルが発生して、インライン型乳化分散機付属のホールディングタンクから別タンクへの移送に時間がかかった。
インライン型乳化分散機及び付属のホールディングタンクをスチレン10部で洗浄して、洗浄スチレンを重合性単量体混合物と混合した。その後、実施例1と同様にして着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表2に示す。
[比較例2]
第一級アミン化合物の代わりに、特開2007−155861号公報に記載されたアルミニウムカップリング剤(アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート;味の素ファインテクノ株式会社製「プレンアクトAL−M」)に代えたこと以外は、実施例1と同様にイエロー顔料の分散を行った。分散重合性単量体混合物の粘度が高く、キャビテーションが発生して、インライン型乳化分散機付属のホールディングタンクから別タンクへの移送に時間がかかった。
インライン型乳化分散機及び付属のホールディングタンクをスチレン10部で洗浄して、洗浄スチレンを重合性単量体混合物と混合した。その後、実施例1と同様にして着色重合体粒子及びイエロートナーを得た。結果を表2に示す。
Figure 0005447715
(脚注)
A:1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン
B:1,6−ジアミノへキサン
C:2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール
D:ビス(ヘキサメチレン)トリアミン
E:1,4−ジアミノブタン
Figure 0005447715
(脚注)
F:トリエチレンテトラミン
G:チタネート型カップリング剤(味の素ファインテクノ社製、商品名:「KR44」)
H:1−(2−アミノエチル)−2−メチルイミダゾール
Al−M:アルミニウムカップリング剤(アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート;味の素ファインテクノ株式会社製「プレンアクトAL−M」)
[考察]
第一級アミン化合物を添加しないでイエロー顔料の分散を行った場合(比較例1)、及びアミノ基を持たないアルミニウムカップリング剤を添加してイエロー顔料の分散を行った場合(比較例2)には、キャビテーションバブルが発生し、得られたイエロートナーの特性も、細線再現性が十分ではなく、印字濃度もやや薄かった。
本発明のイエロートナーは、イエロー顔料の分散性に優れ、細線再現性(印字耐久性)が良好で、カブリの発生が少なく、印字濃度が濃いため、電子写真方式(静電印刷方式を含む)を利用した画像形成装置において、感光体上に形成された静電荷像を現像するための静電荷像現像用現像剤として利用することができる。

Claims (5)

  1. (1)重合性単量体とイエロー顔料を含有する混合物を分散機により分散処理して、該重合性単量体中にイエロー顔料が分散した重合性単量体混合物を調製する工程1であって、該工程1において、重合性単量体100重量部に対して、イエロー顔料1〜20重量部、及び第一級アミン化合物0.01〜0.5重量部を含有する混合物を分散機により分散処理する工程1;
    (2)該重合性単量体混合物にトナー用添加剤を加えて、重合性単量体組成物を調製する工程2;
    (3)該重合性単量体組成物を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体組成物の液滴を形成する工程3;及び
    (4)水系分散媒体中に液滴として分散している重合性単量体組成物を重合開始剤により重合して、イエロー着色重合体粒子を生成させる工程4;
    を含むイエロートナーの製造方法であって、
    (i)該重合性単量体が、芳香族ビニル単量体、アクリル酸の誘導体、及びメタクリル酸の誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種の重合性単量体であり、
    (ii)該イエロー顔料が、ジスアゾイエロー顔料であり、かつ、
    (iii)該第一級アミン化合物が、下記式1
    X−R−NH …〔1〕
    〔式中、Xは、水素原子、水酸基またはアミノ基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
    で表わされる脂肪族型第一級アミン化合物であって、該脂肪族第一級アミン化合物が、脂肪族ジアミン、脂肪族ポリアミン、式1において、Xがアミノ基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物、または、式1において、Xが水酸基で、Rの構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されている第一級アミン化合物である脂肪族第一級アミン化合物、下記式2
    (R−O)−Ti−(O−R−NH …〔2〕
    〔式中、Rは、炭素数1〜16のアルキル基である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。nは、1〜3の整数であり、mは、1〜3の整数であり、n+m=4である。〕
    で表わされるチタネート型第一級アミン化合物、及び下記式3
    Y−R−NH …〔3〕
    〔式中、Yは、炭素数1〜16のアルキル基または炭素数6〜16の芳香族基によって置換されていてもよい含窒素複素環である。Rは、炭素数2〜16のアルキレン基である。ただし、該アルキレン基は、その構成単位であるメチレン基の1個以上が−NH−または−O−によって置換されていてもよい。〕
    で表わされる含窒素複素環型第一級アミン化合物
    からなる群より選ばれる少なくとも一種の第一級アミン化合物であるイエロートナーの製造方法。
  2. 該イエロー顔料が、日本工業規格JIS K5101に規定されている煮沸法により、その水性懸濁液のpH測定を行ったとき、6〜10の範囲内のpH値を示すイエロー顔料である請求項1記載の製造方法。
  3. 該イエロー顔料が、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、及びC.I.ピグメントイエロー213からなる群より選ばれる少なくとも一種のイエロー顔料である請求項1または2記載の製造方法。
  4. 該工程1において、重合性単量体とイエロー顔料と第一級アミン化合物とを含有する混合物を分散処理して、25℃で測定した粘度が70〜2,000mPa・sの範囲内の重合性単量体混合物を調製する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 該工程4において、平均円形度が0.960〜0.995の範囲内のイエロー着色重合体粒子を生成させる請求項1乃至4のいずれか1項に記載の製造方法。
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