JP5594010B2 - トナー及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー、トナーの製造方法及び現像剤に関する。
近年、市場においては、省エネルギーのために、トナーの低温定着性を向上させることが要求されている。
トナーの低温定着性を向上させる方法としては、結晶性ポリエステルを導入する方法が知られている。
特許文献1には、有機溶媒中に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミノ基を有する化合物、着色剤、離型剤及び結晶性ポリエステル分散液を溶解又は分散させた液を水系媒体中で分散させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミノ基を有する化合物を反応させた後、又は反応させながら、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥して得られるトナーが開示されている。このとき、結晶性ポリエステル分散液の製造方法は、結晶性ポリエステルを有機溶媒中で加熱し溶解液とする工程と、溶解液を冷却し、結晶性ポリエステルを析出させ粗分散液とする工程と、粗分散液をさらに機械的粉砕装置で粉砕し、体積平均粒径が0.2〜1μmの分散液とする工程を有する。
しかしながら、結晶性ポリエステルがトナーの表面に露出することにより、フィルミングが発生するという問題がある。また、結晶性ポリエステルとウレア変性ポリエステルが相溶することにより、高温におけるトナーの粘弾性が低下し、耐オフセット性が低下するという問題がある。
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、耐オフセット性に優れ、フィルミングの発生を抑制することが可能なトナー、該トナーの製造方法及び該トナーを有する現像剤を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、トナーにおいて、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル又は第二の非晶性ポリエステル由来の変性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含み、前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
を満たすことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のトナーにおいて、前記第一の非晶性ポリエステルは、ビスフェノール類の炭素数が2以上4以下のアルキレンオキサイド付加物由来の構成単位を有し、前記第二の非晶性ポリエステルは、炭素数が2以上4以下のアルキレングリコール由来の構成単位を有することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のトナーにおいて、前記結晶性ポリエステルは、融点が60℃以上80℃以下であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナーにおいて、前記結晶性ポリエステルは、炭素数が2以上12以下のアルキレングリコール由来の構成単位と炭素数が2以上12以下のアルキレンジカルボン酸由来の構成単位を有することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナーにおいて、前記離型剤は、炭化水素系ワックスであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナーにおいて、前記結晶性ポリエステルの含有量が2質量%以上20質量%以下であり、前記結晶性ポリエステル用分散剤の含有量が1質量%以上10質量%以下であり、前記離型剤の含有量が2質量%以上10質量%以下であり、前記結晶性ポリエステルに対する前記結晶性ポリエステル用分散剤の質量比が0.2以上1.0以下であり、前記結晶性ポリエステルに対する前記離型剤の質量比が0.2以上1.0以下であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナーにおいて、DSCにおける一回目の昇温から求められるガラス転移点が45℃以上65℃以下であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナーにおいて、DSCにおける二回目の昇温から求められるガラス転移点が20℃以上40℃以下であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のトナーにおいて、前記結晶性ポリエステルは、重量平均分子量が3×10以上3×10以下であり、数平均分子量が1×10以上1×10以下であり、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1以上10以下であることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、トナーの製造方法において、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、活性水素基を有する化合物、第二の非晶性ポリエステル由来の前記活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマー、着色剤及び離型剤を含む材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、該第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、該第二の液から前記有機溶媒を除去する工程を有し、前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
を満たすことを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、トナーの製造方法において、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、該第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、該第二の液から前記有機溶媒を除去する工程を有し、前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
を満たすことを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、トナーの製造方法において、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む材料を混練する工程と、該混練された材料を粉砕する工程と、該粉砕された材料を分級する工程を有し、前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
を満たすことを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、現像剤において、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のトナーを有することを特徴とする。
本発明によれば、耐オフセット性に優れ、フィルミングの発生を抑制することが可能なトナー、該トナーの製造方法及び該トナーを有する現像剤を提供することができる。
本発明のトナーを構成する樹脂の分布状態を示す概念図である。 図1の結晶性ポリエステルが微分散されている状態を示す概念図である。 第一の非晶性ポリエステル及び第二の非晶性ポリエステルが相溶状態で存在しており、結晶性ポリエステル分散剤を含まない場合のトナーを構成する樹脂の分布状態を示す概念図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
本発明のトナーは、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む母体粒子を有する。このとき、第一の非晶性ポリエステルの重量平均分子量は、2×10〜1×10であり、3×10〜1×10が好ましい。また、第二の非晶性ポリエステルの重量平均分子量は、2×10〜1×10であり、2×10〜1×10が好ましい。さらに、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル及び第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
を満たし、式
0.5≦SP−SP≦1.5
0.5≦SP−SP≦1.5
0.5≦SP−SP≦1.5
を満たすことが好ましい。このとき、SPは、通常、9.0〜11.5であり、9.0〜10.0が好ましい。また、SPは、通常、10.0〜13.0であり、11.5〜13.0が好ましい。
なお、非晶性ポリエステルの重量平均分子量は、展開溶媒として、テトラヒドロフランを用いて、GPCにより測定されるポリスチレン換算の分子量である。
このとき、第二の非晶性ポリエステルの代わりに、第二の非晶性ポリエステル由来のウレア変性ポリエステル等の変性ポリエステルを用いてもよい。
第一の非晶性ポリエステルの重量平均分子量が2×10未満であると、トナーの耐久性、耐熱保存性が低下し、1×10を超えると、低温におけるトナーの粘弾性が増大して、低温定着性が低下する。
第二の非晶性ポリエステルの重量平均分子量が2×10未満であると、高温におけるトナーの粘弾性が低下して、耐オフセット性が低下し、1×10を超えると、低温におけるトナーの粘弾性が増大したり、第一の非晶性ポリエステルとの相溶性が低下したりして、低温定着性が低下する。
式(1)及び(2)を満たす、即ち、結晶性ポリエステル用分散剤の溶解パラメーターを、所定の範囲内で、結晶性ポリエステルの溶解パラメーターよりも大きく、第一の非晶性ポリエステルの溶解パラメーターよりも小さくすることにより、結晶性ポリエステルを第一の非晶性ポリエステル中に微分散させることができ、フィルミングの発生を抑制することができる。また、結晶性ポリエステルと第一の非晶性ポリエステルが相溶するため、低温におけるトナーの粘弾性が低下して、低温定着性を向上させることができる。
SP−SPが0.2未満である場合又は1.5を超える場合は、結晶性ポリエステルを第一の非晶性ポリエステル中に微分散させる効果が低下する。その結果、結晶性ポリエステルは、分散径が大きくなって、トナーの表面に偏在しやすくなるため、フィルミングが発生しやすくなる。
SP−SPが0.2未満である場合又は1.5を超える場合は、結晶性ポリエステルを第一の非晶性ポリエステル中に微分散させる効果が低下する。その結果、結晶性ポリエステルは、分散径が大きくなって、トナーの表面に偏在しやすくなるため、フィルミングが発生しやすくなる。
一方、式(3)を満たす、即ち、第一の非晶性ポリエステルの溶解パラメーターを、所定の範囲内で、第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーターよりも小さくすることにより、第二の非晶性ポリエステルが結晶性ポリエステルと相溶しにくいため、高温におけるトナーの粘弾性が維持され、耐オフセット性を向上させることができる。
SP−SPが0.2未満であると、第二の非晶性ポリエステルが結晶性ポリエステルと相溶しやすいため、高温におけるトナーの粘弾性が低下し、耐オフセット性が低下する。一方、SP−SPが1.5を超えると、第一の非晶性ポリエステルと第二の非晶性ポリエステルが独立に機能するため、耐オフセット性が低下する。また、トナー毎の第一の非晶性ポリエステルと第二の非晶性ポリエステルの分布のばらつきが大きくなるため、低温定着性が低下したり、かぶり、フィルミングが発生したりする。
溶解パラメーターは、単位体積当たりの蒸発エネルギーの平方根で表され、Fedors法により、式
溶解パラメーター=(E/V)1/2
(式中、Eは蒸発エネルギー[cal/mol]であり、Vはモル体積[cm/mol]である。)
を用いて算出することができる。このとき、原子団の蒸発エネルギー及びモル体積を、それぞれΔei及びΔviとすると、E及びVは、式
E=ΣΔei
V=ΣΔvi
で表される(「接着の基礎理論」(井本稔著、高分子刊行会発行、第5章)参照)。また、CF基等に関しては、R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.14,147(1974)を参照した。
次に、トナーに含まれる樹脂の溶解パラメーターを算出する方法について説明する。トナーに含まれる樹脂は、GPCにより分離した後、分離した各成分を分析することにより、溶解パラメーターを算出することができる。具体的には、展開溶媒として、テトラヒドロフランを用いて、フラクションコレクターにより溶出液を分取し、溶出曲線の全面積のうち、所望の分子量に相当するフラクションをまとめる。まとめた溶出液をエバポレーターにより濃縮し、乾燥した後、固形分を重クロロホルム、重テトラヒドロフラン等の重溶媒に溶解させ、H−NMRを測定し、各元素の積分比率から樹脂を構成するモノマーの比率を算出することができる。
また、溶出液を濃縮した後、水酸化ナトリウムにより加水分解させた分解生成物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析することにより、樹脂を構成するモノマーの比率を算出することができる。
図1に、本発明のトナーを構成する樹脂の分布状態を示す。トナー10においては、第一の非晶性ポリエステル11A及び第二の非晶性ポリエステル11Bが部分的に非相溶状態で存在しており、結晶性ポリエステル12が第一の非晶性ポリエステル11A中に微分散されているため、フィルミングの発生を抑制することができる。また、第二の非晶性ポリエステル11Bは、結晶性ポリエステル12とは独立して存在するため、高温におけるトナー10の粘弾性が維持され、耐オフセット性を向上させることができる。このとき、結晶性ポリエステル12は、図2に示すように、結晶性ポリエステル用分散剤13により微分散されており、結晶性ポリエステル用分散剤13は、結晶性ポリエステル12に吸着する吸着部位13aと、第一の非晶性ポリエステル11A中で、結晶性ポリエステル12同士が凝集しないように立体障害となる立体障害部位13bを有する。
なお、トナー10を構成する樹脂の分布状態は、トナーの断面をルテニウム等の重金属を用いて染色すると、樹脂の染色の度合いの差により、コントラストの差が得られるため、透過型電子顕微鏡を用いて観察することができる。
図3に、第一の非晶性ポリエステル及び第二の非晶性ポリエステルが相溶状態で存在しており、結晶性ポリエステル分散剤を含まない場合のトナーを構成する樹脂の分布状態を示す。トナー10'においては、結晶性ポリエステル12は、第一の非晶性ポリエステル及び第二の非晶性ポリエステルが相溶状態で存在している非晶性ポリエステル11の表面に偏在しやすく、分散径が大きいため、フィルミングが発生しやすい。また、第一の非晶性ポリエステル及び第二の非晶性ポリエステルが相溶状態で存在しているため、高温におけるトナー10'の粘弾性が低下して、耐オフセット性が低下する。
結晶性ポリエステルを合成する際に用いられるジオールとしては、特に限定されないが、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の炭素数が2〜12のアルキレングリコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、結晶性ポリエステルの溶解パラメーターを小さくできることから、炭素数が2〜12のアルキレングリコールが好ましく、炭素数が6〜12のアルキレングリコールがさらに好ましい。
結晶性ポリエステルを合成する際に用いられるジカルボン酸としては、特に限定されないが、フマル酸等の炭素数が2〜12のアルケニレンジカルボン酸、1,4−ブタンジカルボン酸、1,6−ヘキサンジカルボン酸、1,8−オクタンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸等の炭素数が2〜12のアルキレンジカルボン酸が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、結晶性ポリエステルの溶解パラメーターを小さくできることから、炭素数が2〜12のアルキレンジカルボン酸が好ましく、炭素数が6〜12のアルキレンジカルボン酸がさらに好ましい。
なお、結晶性ポリエステルの溶解パラメーターは、ジオール及びジカルボン酸の組成を調整することにより制御することができる。
結晶性ポリエステルは、融点が60〜80℃であることが好ましい。結晶性ポリエステルの融点が60℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、80℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
なお、融点は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)を用いて測定することができる。
結晶性ポリエステルの結晶性及び融点は、結晶性ポリエステルを合成する際に、グリセリン等の3価以上のポリオールや、無水トリメリット酸等の3価以上のポリカルボン酸を添加することにより制御することができる。
結晶性ポリエステルの分子構造は、溶液や固体のNMR、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR等により確認することができる。例えば、IRスペクトルにおいて、965±10cm−1又は990±10cm−1にオレフィンのδCH(面外変角振動)の吸収を有するものを結晶性ポリエステルとして検出することができる。
結晶性ポリエステルは、重量平均分子量が3×10〜3×10であることが好ましく、5×10〜1.5×10がさらに好ましい。結晶性ポリエステルの重量平均分子量が3×10未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、3×10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
結晶性ポリエステルは、数平均分子量が1×10〜1×10であることが好ましく、2×10〜1×10がさらに好ましい。結晶性ポリエステルの数平均分子量が1×10未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、1×10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
結晶性ポリエステルは、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1〜10であることが好ましく、1〜5がさらに好ましい。結晶性ポリエステルの数平均分子量に対する重量平均分子量の比が10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
なお、結晶性ポリエステルの数平均分子量及び重量平均分子量は、展開溶媒として、o−ジクロロベンゼンを用いて、GPCにより測定されるポリスチレン換算の分子量である。
結晶性ポリエステルは、酸価が5〜45mgKOH/gであることが好ましく、10〜45mgKOH/gがさらに好ましい。結晶性ポリエステルの酸価が5mgKOH/g未満であると、トナーの低温定着性が低下することがあり、45mgKOH/gを超えると、トナーのオフセット性が低下することがある。
なお、酸価は、JIS K0070−1992に準拠した方法を用いて測定することができる。
結晶性ポリエステルは、水酸基価が0〜50mgKOH/gであることが好ましく、5〜50mgKOH/gがさらに好ましい。結晶性ポリエステルの水酸基価が50mgKOH/gを超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
なお、水酸基価は、JIS K0070−1966に準拠した方法を用いて測定することができる。
トナー中の結晶性ポリエステルの含有量は、通常、2〜20質量%であり、5〜15質量%が好ましい。トナー中の結晶性ポリエステルの含有量が2質量%未満であると、トナーの低温定着性が低下することがあり、20質量%を超えると、トナーの耐オフセット性が低下することがある。
結晶性ポリエステル用分散剤としては、特に限定されないが、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがグラフト変性されているスチレンアクリル系樹脂が好ましい。
スチレンアクリル系樹脂は、非晶性ポリエステルよりも溶解パラメーターが小さいため、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルを用いてグラフト変性することにより、結晶性ポリエステルを第一の非晶性ポリエステル中に微分散させる効果を発揮しやすい。
スチレンアクリル系樹脂を構成するモノマーとしては、特に限定されないが、スチレン系モノマー、窒素原子を含む基を有するモノマー、カルボキシル基又はカルボキシル基由来の基を有するモノマー、水酸基を有するモノマー、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマー等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
スチレン系モノマーとしては、特に限定されないが、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレン等が挙げられる。
窒素原子を含む基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のアミノ基を有するα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸又はメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
カルボキシル基又はカルボキシル基由来の基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステル等の不飽和二塩基酸のハーフエステル;マレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル等の不飽和二塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸等のα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物等のα,β−不飽和酸無水物、α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの無水物、これらのモノエステル等が挙げられる。
水酸基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル等のアクリル酸又はメタクリル酸エステル類等が挙げられる。
アクリル酸エステルモノマーとしては、特に限定されないが、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルモノマーとしては、特に限定されないが、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n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
スチレンアクリル系樹脂をグラフト変性する際に用いられる炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルは、DSCにより測定される昇温時の吸熱曲線において、最大吸熱ピークの極大値が60〜120℃に存在することが好ましい。最大吸熱ピークの極大値が60℃未満である場合又は120℃を超える場合は、結晶性ポリエステルを第一の非晶性ポリエステル中に微分散させる効果が低下することがある。
スチレンアクリル樹脂をグラフト変性する際に用いられる結晶性ポリエステルとしては、特に限定されないが、前述の結晶性ポリエステルと同様の結晶性ポリエステルが挙げられる。
炭化水素系ワックスとしては、特に限定されないが、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
結晶性ポリエステル用分散剤の溶解パラメーターは、吸着部位のモノマー組成、立体障害部位のモノマー組成、吸着部位と立体障害部位の比率を調整することにより制御することができる。
結晶性ポリエステル用分散剤は、重量平均分子量が5×10〜1×10であり、数平均分子量が1.5×10〜1.5×10であり、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が2〜40であることが好ましい。結晶性ポリエステル用分散剤の重量平均分子量が5×10未満である場合、数平均分子量が1.5×10未満である場合又は数平均分子量に対する重量平均分子量の比が2未満である場合は、トナーの耐熱保存性が低下することがある。一方、結晶性ポリエステル用分散剤の重量平均分子量が1×10を超える場合、数平均分子量が1.5×10を超える場合又は数平均分子量に対する重量平均分子量の比が40を超える場合は、離型剤が定着時に迅速にトナーの表面に移行できず、トナーの耐オフセット性が低下することがある。
なお、結晶性ポリエステル用分散剤の数平均分子量及び重量平均分子量は、展開溶媒として、テトラヒドロフランを用いて、GPCにより測定されるポリスチレン換算の分子量である。
結晶性ポリエステル用分散剤は、ガラス転移点が40〜80℃であることが好ましい。結晶性ポリエステル用分散剤のガラス転移点が40℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、80℃を超えると、離型剤が定着時に迅速にトナーの表面に移行できず、トナーの耐オフセット性が低下することがある。
なお、ガラス転移点は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)を用いて測定することができる。
トナー中の結晶性ポリエステル用分散剤の含有量は、通常、1〜10質量%であり、2〜8質量%が好ましい。トナー中の結晶性ポリエステル用分散剤の含有量が1質量%未満であると、フィルミングが発生しやすくなることがあり、10質量%を超えると、結晶性ポリエステルが第一の非晶性ポリエステルと相溶しにくくなって、低温定着性が低下することがある。
結晶性ポリエステルに対する結晶性ポリエステル用分散剤の質量比は、通常、0.2〜1.0であり、0.4〜0.8が好ましい。結晶性ポリエステルに対する結晶性ポリエステル用分散剤の質量比が0.2未満であると、フィルミングが発生しやすくなることがあり、1.0を超えると、結晶性ポリエステルが第一の非晶性ポリエステルと相溶しにくくなって、低温定着性が低下することがある。
なお、結晶性ポリエステル用分散剤は、離型剤を第一の非晶性ポリエステル中に微分散させる効果を有していてもよい。
第一の非晶性ポリエステルを合成する際に用いられるジオールとしては、特に限定されないが、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の炭素数が2〜4のアルキレンオキサイド付加物(付加モル数2〜30);エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール等の炭素数が2〜36のアルキレングリコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等の炭素数が4〜36のアルキレンエーテルグリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の炭素数が6〜36の脂環式ジオール;脂環式ジオールのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の炭素数が2〜4のアルキレンオキサイド付加物(付加モル数1〜30)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
第一の非晶性ポリエステルを合成する際に、ジオールと3価以上のポリオールを併用してもよい。
3価以上のポリオールとしては、特に限定されないが、トリスフェノールPA等のトリスフェノール類のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の炭素数が2〜4のアルキレンオキサイド付加物(付加モル数2〜30);フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のノボラック樹脂(平均重合度3〜60)のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の炭素数が2〜4のアルキレンオキサイド付加物(付加モル数2〜30)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
第一の非晶性ポリエステルを合成する際に用いられるジカルボン酸としては、特に限定されないが、コハク酸、アピジン酸、セバシン酸等の炭素数が4〜36のアルカンジカルボン酸;ドデセニルコハク酸等の炭素数が4〜36のアルケニルコハク酸;ダイマー酸(2量化リノール酸)等の炭素数が4〜36の脂環式ジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等の炭素数が4〜36のアルケンジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の炭素数が8〜36の芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が4〜20のアルケンジカルボン酸、炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
なお、ジカルボン酸の代わりに、ジカルボン酸の酸無水物又はメチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等のアルキルエステルを用いてもよい。
第一の非晶性ポリエステルを合成する際に、ジカルボン酸と3価以上のポリカルボン酸を併用してもよい。
3価以上のポリカルボン酸としては、特に限定されないが、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸;スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、α−オレフィン−マレイン酸共重合体、スチレン−フマル酸共重合体等の数平均分子量が450〜1×10の不飽和カルボン酸の重合体等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸が好ましい。
なお、3価以上のポリカルボン酸の代わりに、3価以上のポリカルボン酸の酸無水物又はメチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等のアルキルエステルを用いてもよい。
第一の非晶性ポリエステルは、第二の非晶性ポリエステルよりも溶解パラメーターを小さくすることを考慮すると、ビスフェノール類の炭素数が2〜4のアルキレンオキサイド付加物由来の構成単位を有することが好ましい。
なお、第一の非晶性ポリエステルの溶解パラメーターは、ジオール、3価以上のポリオール、ジカルボン酸及び3価以上のポリカルボン酸の組成を調整することにより制御することができる。
第一の非晶性ポリエステルの酸価は、通常、1〜50mgKOH/gであり、5〜30mgKOH/gが好ましい。第一の非晶性ポリエステルの酸価が1mgKOH/g未満であると、トナーが負帯電性になりにくく、紙とトナーの親和性が低下し、低温定着性が低下することがある。一方、第一の非晶性ポリエステルの酸価が50mgKOH/gを超えると、環境変動に対する帯電安定性が低下することがある。
第二の非晶性ポリエステルを合成する際に用いられるジオール、3価以上のポリオール、ジカルボン酸及び3価以上のポリカルボン酸としては、特に限定されないが、前述の第一の非晶性ポリエステルと同様のジオール、3価以上のポリオール、ジカルボン酸及び3価以上のポリカルボン酸が挙げられる。
第二の非晶性ポリエステルは、第一の非晶性ポリエステルよりも溶解パラメーターを大きくすることを考慮すると、炭素数が2〜4のアルキレングリコール由来の構成単位を有することが好ましい。
着色剤としては、特に限定されないが、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロロオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロムバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、通常、1〜15質量%であり、3〜10質量%が好ましい。
着色剤は、顔料と樹脂が複合化されたマスターバッチであってもよい。
樹脂としては、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
マスターバッチは、顔料と樹脂に高せん断力を印加して混合混練することにより得られる。混合混練する際に、顔料と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶媒を用いることができる。また、フラッシング法により、顔料の水性ペーストを、樹脂と有機溶媒と共に混合混練し、顔料を樹脂側に移行させた後、水と有機溶媒を除去する方法も、顔料のウェットケーキをそのまま用いることができるため、好ましい。混合混練する際には、3本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることが好ましい。
離型剤としては、特に限定されないが、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の炭化水素系ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;1,2−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;ポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル、アクリル酸n−ステアリル−メタクリル酸エチル共重合体等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、結晶性ポリエステルと相溶しにくく、互いに独立して機能することができるため、炭化水素系ワックスが好ましい。
離型剤は、融点が60〜95℃であることが好ましい。離型剤の融点が60℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、95℃を超えると、耐オフセット性が低下することがある。
トナー中の離型剤の含有量は、通常、2〜10質量%であり、3〜8質量%が好ましい。トナー中の離型剤の含有量が2質量%未満であると、トナーの耐オフセット性が低下することがあり、10質量%を超えると、トナーの耐熱保存性が低下することがある。
結晶性ポリエステルに対する離型剤の質量比は、通常、0.2〜1.0であり、0.4〜0.8が好ましい。結晶性ポリエステルに対する離型剤の質量比が0.2未満であると、トナーの耐オフセット性が低下することがあり、1.0を超えると、トナーの耐熱保存性が低下することがある。
本発明のトナーは、帯電制御剤をさらに含んでいてもよい。
帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、リンの単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩基等の基を有する高分子化合物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
帯電制御剤の市販品としては、ニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)等が挙げられる。
帯電制御剤の添加量は、結着樹脂に対して、通常、0.1〜10質量%であり、0.2〜5質量%が好ましい。帯電制御剤の添加量が、結着樹脂に対して、10質量%を超えると、トナーの帯電性が大きすぎて、現像ローラとの静電的引力が増大し、現像剤の流動性が低下したり、画像濃度が低下したりすることがあり、0.1質量%未満であると、帯電制御剤を添加する効果が不十分となることがある。
帯電制御剤は、母体粒子を作製する際に添加してもよいし、母体粒子の表面に固定されてもよい。
本発明のトナーは、母体粒子の表面に、流動性向上剤、クリーニング性向上剤が固定されていてもよい。
流動性向上剤を構成する材料としては、特に限定されないが、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
流動性向上剤の平均一次粒径は、通常、5nm〜2μmであり、5〜500nmが好ましい。
流動性向上剤のBET法による比表面積は、通常、20〜500m/gである。
流動性向上剤は、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等の表面処理剤により表面処理されていてもよい。
トナー中の流動性向上剤の含有量は、通常、0.01〜5質量%であり、0.01〜2質量%が好ましい。
クリーニング性向上剤を構成する材料としては、特に限定されないが、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩等が挙げられる。
また、クリーニング性向上剤として、ソープフリー乳化重合により製造されているポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子を用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、通常、0.01〜1μmである。
本発明のトナーは、体積平均粒径が3〜7μmであり、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.2以下であり、粒径が2μm以下である成分の含有量が1〜10個数%であることが好ましい。
なお、粒度分布は、コールターカウンターTA−II(コールター社製)を用いて測定することができる。
また、粒径が2μm以下である成分の含有量は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)を用いて測定することができる。
本発明のトナーの酸価は、低温定着性及び耐オフセット性を制御するために、0.5〜40KOHmg/gであることが好ましい。本発明のトナーの酸価が0.5KOHmg/g未満であると、活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマーと活性水素基を有する化合物の反応が進行しやすくなって、製造安定性が低下することがある。一方、本発明のトナーの酸価が40KOHmg/gを超えると、活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマーと活性水素基を有する化合物の反応が十分に進行せず、耐オフセット性が低下することがある。
本発明のトナーのDSCにおける一回目の昇温から求められるガラス転移点は、通常、45〜65℃であり、50〜60℃が好ましい。DSCにおける一回目の昇温から求められるガラス転移点が45℃未満であると、フィルミングが発生しやすくなることがあり、65℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
本発明のトナーのDSCにおける二回目の昇温から求められるガラス転移点は、通常、20〜40℃であり、25〜35℃が好ましい。DSCにおける二回目の昇温から求められるガラス転移点が20℃未満であると、フィルミングが発生しやすくなることがあり、40℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
なお、DSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)を用いて測定することができる。
本発明において、トナー以外のガラス転移点及び融点は、それぞれDSCにおける二回目の昇温から求められるガラス転移点及び融点である。
本発明のトナーの製造方法は、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、活性水素基を有する化合物、第二の非晶性ポリエステル由来の活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマー、着色剤及び離型剤を含むトナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、第二の液から有機溶媒を除去して母体粒子を形成する工程を有する。
活性水素基としては、特に限定されないが、アミノ基等が挙げられる。
活性水素基と反応することが可能な基としては、特に限定されないが、イソシアネート基、エポキシ基等が挙げられる。
なお、第一の液を調製する代わりに、トナー材料の一部を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を複数調製し、水系媒体中に乳化又は分散させる際に混合してもよい。
また、樹脂以外のトナー材料は、母体粒子を形成した後に添加してもよい。例えば、着色剤を含まない母体粒子を形成した後、染着することもできる。
さらに、活性水素基を有する化合物を含まない第一の液を水系媒体中で分散させた後に活性水素基を有する化合物を添加して界面から反応させてもよい。これにより、母体粒子の表面に優先的に変性ポリエステルが生成し、母体粒子の内部で変性ポリエステルの濃度勾配を設けることができる。
イソシアネート基を有するプレポリマーは、第二の非晶性ポリエステルとイソシアネート化剤を反応させることにより合成することができる。
イソシアネート化剤としては、特に限定されないが、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;イソシアヌレート類等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、イソシアネート化剤のイソシアネート基を、フェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしてもよい。
第二の非晶性ポリエステルとイソシアネート化剤を反応させる際の第二の非晶性ポリエステルの水酸基に対するイソシアネート化剤のイソシアネート基のモル比は、通常、1〜5であり、1.2〜4が好ましく、1.5〜2.5がさらに好ましい。このモル比が1未満であると、トナーの耐オフセット性が低下することがあり、5を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
プレポリマー中のイソシアネート化剤由来の構成単位の含有量は、通常、0.5〜40質量%であり、1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がさらに好ましい。この含有量が0.5質量%未満であると、トナーの耐オフセット性が低下すると共に、耐熱保存性と低温定着性を両立させにくくなることがあり、40質量%を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
プレポリマーの1分子当たりのイソシアネート基数は、通常、1個以上であり、1.5〜3個が好ましく、1.8〜2.5個がさらに好ましい。プレポリマーの1分子当たりのイソシアネート基数が1個未満であると、トナーの耐オフセット性が低下することがある。
エポキシ基を有するプレポリマーは、第二の非晶性ポリエステルとエポキシ化剤を反応させることにより合成することができる。
エポキシ化剤としては、特に限定されないが、エピクロロヒドリン等が挙げられる。
アミノ基を有する化合物としては、特に限定されないが、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のポリアミンの混合物が好ましい。
ジアミンとしては、特に限定されないが、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン;4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン;エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン等が挙げられる。
3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。
アミノアルコールとしては、特に限定されないが、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。
アミノメルカプタンとしては、特に限定されないが、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。
アミノ酸としては、特に限定されないが、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。
アミノ基を有する化合物のアミノ基は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトンによりブロックされていてもよい。
アミノ基を有する化合物のアミノ基に対するイソシアネート基を有するプレポリマーのイソシアネート基のモル比は、通常、0.5〜2であり、2/3〜1.5が好ましく、5/6〜1.2がさらに好ましい。
イソシアネート基を有するプレポリマーとアミノ基を有する化合物を反応させる時間は、通常、10分〜40時間であり、30分〜24時間が好ましい。イソシアネート基を有するプレポリマーとアミノ基を有する化合物を反応させる温度は、通常、0〜100℃であり、10〜50℃が好ましい。
なお、トリエチルアミン等の3級アミン、イミダゾール等の触媒を用いて、イソシアネート基を有するプレポリマーとアミノ基を有する化合物を反応させることもできる。
有機溶媒としては、特に限定されないが、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。
有機溶媒は、除去しやすいことから、沸点が100℃未満であることが好ましい。
有機溶媒の使用量は、プレポリマー100質量部に対して、通常、0〜300質量部であり、0〜100質量部が好ましく、25〜70質量部がさらに好ましい。
水系媒体としては、水又は水と混和することが可能な有機溶媒と水の混合溶媒を用いることができる。
水と混和することが可能な有機溶媒としては、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール;ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ等のセロソルブ類;アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
水系媒体は、分散剤を含むことが好ましい。
分散剤としては、特に限定されないが、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型の陽イオン界面活性剤;アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基を有する界面活性剤が好ましい。
フルオロアルキル基を有する陰イオン界面活性剤としては、特に限定されないが、炭素数が2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有する陰イオン界面活性剤の市販品としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F−150(ネオス社製)等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有する陽イオン界面活性剤としては、特に限定されないが、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級又は3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有する陽イオン界面活性剤の市販品としては、サーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
分散剤は、水に難溶の無機化合物であってもよい。
水に難溶の無機化合物としては、特に限定されないが、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
分散剤は、高分子系保護コロイドであってもよい。
高分子系保護コロイドとしては、特に限定されないが、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の酸類;アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールのモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールのモノメタクリル酸エステル、グリセリンのモノアクリル酸エステル、グリセリンのモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等の水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等のビニルアルコールとのエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルアルコールとカルボン酸のエステル類;アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド又はこれらのメチロール化合物;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子を含む基を有する化合物等の単独重合体又は共重合体が挙げられる。これら以外の高分子系保護コロイドとしては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系樹脂;メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が挙げられる。
なお、分散剤として、リン酸三カルシウム等の酸、アルカリに可溶な化合物を用いる場合は、塩酸等の酸を用いて、リン酸三カルシウムを溶解させた後、水洗する方法等により、母体粒子からリン酸三カルシウムを除去することができる。その他、酵素による分解等により分散剤を除去することができる。
水系媒体が分散剤を含む場合は、分散剤が母体粒子の表面に残存したままとすることもできるが、トナーの帯電性を考慮すると、分散剤を洗浄して除去することが好ましい。
水系媒体の使用量は、トナー材料100質量部に対して、通常、100〜1000質量部である。水系媒体の使用量が、トナー材料100質量部に対して、100質量部未満であると、トナー材料の分散不良が発生して、母体粒子の粒径が大きくなることがあり、1000質量部を超えると、経済的でない。
水系媒体中に第一の液を乳化又は分散させる際に用いる分散機としては、特に限定されないが、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機等が挙げられる。中でも、第一の液の分散径を2〜20μmに制御できることから、高速せん断式分散機が好ましい。
高速せん断式分散機の回転数は、通常、1000〜30000rpmであり、5000〜20000rpmが好ましい。バッチ方式の場合の分散時間は、通常、0.1〜60分間である。また、分散温度は、加圧下において、通常、0〜80℃であり、10〜40℃が好ましい。
第二の液から有機溶媒を除去する方法としては、第二の液を徐々に昇温させて有機溶媒を蒸発させる方法、第二の液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒及び水を蒸発させる方法等が挙げられる。
乾燥雰囲気としては、特に限定されないが、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等の加熱雰囲気が挙げられる。このとき、加熱雰囲気の温度は、有機溶媒及び水の沸点以上であることが好ましい。
第二の液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒及び水を蒸発させる装置としては、特に限定されないが、スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルン等が挙げられる。
第二の液から有機溶媒を除去すると、母体粒子が水系媒体中に分散されている分散液又は母体粒子が得られる。
母体粒子が水中に分散されている分散液又は母体粒子は、水で洗浄することが好ましい。これにより、分散剤を除去することができる。
また、母体粒子は、必要に応じて、分級してもよい。
母体粒子を分級する方法としては、特に限定されないが、サイクロン、デカンター、遠心分離等により微粒子を除去する方法等が挙げられる。
母体粒子は、帯電制御剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等と混合してもよい。
母体粒子を、帯電制御剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等と混合する方法としては、特に限定されないが、羽根を高速で回転させて粒子に衝撃力を印加する方法、高速気流中に投入して、加速し、粒子同士又は複合化した粒子を衝突板に衝突させる方法等が挙げられる。
母体粒子を、帯電制御剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等と混合する装置としては、特に限定されないが、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
なお、活性水素基を有する化合物及び第二の非晶性ポリエステル由来の活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマーの代わりに、第二の非晶性ポリエステルを用いてもよい。
本発明のトナーの製造方法の他の形態は、結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む材料を混練する工程と、混練された材料を粉砕する工程と、粉砕された材料を分級する工程を有する。
本発明の現像剤は、本発明のトナーを有するが、キャリアをさらに有する二成分系現像剤であることが好ましい。
二成分現像在中のトナーの含有量は、キャリアに対して、通常、1〜10質量%である。
なお、本発明の現像剤は、キャリアを有さない一成分現像剤、即ち、磁性トナー又は非磁性トナーであってもよい。
キャリアとしては、特に限定されないが、体積平均粒径が20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉等が挙げられる。
キャリアは、被覆層により被覆されていてもよい。
被覆層を構成する材料としては、特に限定されないが、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ系樹脂;エポキシ樹脂;アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニル系樹脂;ポリビニリデン系樹脂;ポリスチレン、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体の共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。
被覆層は、導電粉を含んでいてもよい。
導電粉を構成する材料としては、特に限定されないが、金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。
導電粉の平均粒径は、通常、1μm以下である。平均粒径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は、実施例に限定されない。なお、部は質量部を意味する。
[結晶性ポリエステル1の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、1,10−デカンジカルボン酸2120部、1、6−ヘキサンジオール1520部及びハイドロキノン3.9部を入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaで2時間反応させて、結晶性ポリエステル1を得た。結晶性ポリエステル1は、溶解パラメーターSPが9.9cal1/2/cm3/2、融点が67℃、重量平均分子量が1.5×10、数平均分子量が4.0×10であった。
[結晶性ポリエステル2の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、1,8−オクタンジカルボン酸1920部、1、4−ブタンジオール1220部及びハイドロキノン3.9部を入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaで2時間反応させて、結晶性ポリエステル2を得た。結晶性ポリエステル2は、溶解パラメーターSPが10.2cal1/2/cm3/2、融点が63℃、重量平均分子量が1.3×10、数平均分子量が3.8×10であった。
[結晶性ポリエステル3の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、フマル酸1160部、1,10−デカンジオール2120部及びハイドロキノン4.9部を入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaで2時間反応させて、結晶性ポリエステル3を得た。結晶性ポリエステル3は、溶解パラメーターSPが10.4cal1/2/cm3/2、融点が82℃、重量平均分子量が1.2×10、数平均分子量が3.5×10であった。
[結晶性ポリエステル4の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、アジピン酸1860部、1,6−ヘキサンジオール1520部及びハイドロキノン4.9部を入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaで2時間反応させて、結晶性ポリエステル4を得た。結晶性ポリエステル4は、溶解パラメーターSPが10.4cal1/2/cm3/2、融点が58℃、重量平均分子量が1.4×10、数平均分子量が3.9×10であった。
[第一の非晶性ポリエステル1の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物429部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物329部、イソフタル酸100部、テレフタル酸158部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で10時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させた後、無水トリメリット酸30部を加え、180℃で3時間反応させて、第一の非晶性ポリエステル1を得た。第一の非晶性ポリエステル1は、溶解パラメーターSPが11.0cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が50℃、重量平均分子量が5.5×10、数平均分子量が1.8×10、酸価が20mgKOH/gであった。
[第一の非晶性ポリエステル2の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物240部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物539部、イソフタル酸100部、テレフタル酸158部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で10時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させた後、無水トリメリット酸30部を加え、180℃で3時間反応させて、第一の非晶性ポリエステル2を得た。第一の非晶性ポリエステル2は、溶解パラメーターSPが10.8cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が50℃、重量平均分子量が5.4×10、数平均分子量が1.9×10、酸価が20mgKOH/gであった。
[第一の非晶性ポリエステル3の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物679部、イソフタル酸100部、テレフタル酸158部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で10時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させた後、無水トリメリット酸30部を加え、180℃で3時間反応させて、第一の非晶性ポリエステル3を得た。第一の非晶性ポリエステル3は、溶解パラメーターSPが11.4cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が50℃、重量平均分子量が4.7×10、数平均分子量が1.6×10、酸価が20mgKOH/gであった。
[結晶性ポリエステル用分散剤1の合成]
温度計及び撹拌機を装備したオートクレーブ反応槽に、融点が108℃の低分子量ポリエチレンのサンワックス151P(三洋化成工業社製)70部及びキシレン480部を入れ、170℃に昇温し、窒素で置換した。次に、スチレン805部、アクリロニトリル50部、アクリル酸ブチル45部及びジ−t−ブチルパーオキサイド36部をキシレン100部に溶解させた溶液を3時間で滴下し、170℃で30分間保持した後、脱溶剤し、結晶性ポリエステル用分散剤1を得た。結晶性ポリエステル用分散剤1は、溶解パラメーターSPが10.5cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が65℃、重量平均分子量が1.8×10、数平均分子量が3.3×10であった。
[結晶性ポリエステル用分散剤2の合成]
温度計及び撹拌機を装備したオートクレーブ反応槽に、70部の結晶性ポリエステル1及びキシレン480部を入れ、170℃に昇温し、窒素で置換した。次に、スチレン805部、アクリロニトリル50部、アクリル酸ブチル45部及びジ−t−ブチルパーオキサイド36部をキシレン100部に溶解させた溶液を3時間で滴下し、170℃で30分間保持した後、脱溶剤し、結晶性ポリエステル用分散剤2を得た。結晶性ポリエステル用分散剤2は、溶解パラメーターSPが10.6cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が63℃、重量平均分子量が1.9×10、数平均分子量が3.6×10であった。
[結晶性ポリエステル用分散剤3の合成]
温度計及び撹拌機を装備したオートクレーブ反応槽に、150部の結晶性ポリエステル1及びキシレン480部を入れ、170℃に昇温し、窒素で置換した。次に、800部の第一の非晶性ポリエステル1をキシレン100部に溶解させた溶液を3時間で滴下し、170℃で30分間保持した後、脱溶剤し、結晶性ポリエステル用分散剤3を得た。結晶性ポリエステル用分散剤3は、溶解パラメーターSPが10.7cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が49℃、重量平均分子量が7.0×10、数平均分子量が1.5×10であった。
[結晶性ポリエステル用分散剤4の合成]
温度計及び撹拌機を装備したオートクレーブ反応槽に、200部の結晶性ポリエステル1及びキシレン480部を入れ、170℃に昇温し、窒素で置換した。次に、800部の第一の非晶性ポリエステル3をキシレン100部に溶解させた溶液を3時間で滴下し、170℃で30分間保持した後、脱溶剤し、結晶性ポリエステル用分散剤4を得た。結晶性ポリエステル用分散剤4は、溶解パラメーターSPが11.0cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が47℃、重量平均分子量が6.5×10、数平均分子量が1.5×10であった。
[結晶性ポリエステル用分散剤5の合成]
温度計及び撹拌機を装備したオートクレーブ反応槽に、融点が108℃の低分子量ポリエチレンのサンワックス151P(三洋化成工業社製)1000部及びキシレン480部を入れ、170℃に昇温し、窒素で置換した。次に、スチレン105部、アクリロニトリル10部、アクリル酸ブチル5部及びジ−t−ブチルパーオキサイド4部をキシレン50部に溶解させた溶液を3時間で滴下し、170℃で30分間保持した後、脱溶剤し、結晶性ポリエステル用分散剤5を得た。結晶性ポリエステル用分散剤4は、溶解パラメーターSPが9.7cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が82℃、重量平均分子量が1.6×10、数平均分子量が5.4×10であった。
[第二の非晶性ポリエステル1の合成]
冷却管、撹拌機及び窒索導入管を装備した反応容器に、プロピレングリコール130部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させて、第二の非晶性ポリエステル1を得た。第二の非晶性ポリエステル1は、溶解パラメーターSPが12.0cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が62℃、重量平均分子量が2.3×10、数平均分子量が4.7×10、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
[プレポリマー1の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応容器に、410部の第二の非晶性ポリエステル1、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応させて、プレポリマー1を得た。プレポリマー1は、遊離イソシアネートの含有量が1.53質量%であった。
[第二の非晶性ポリエステル2の合成]
冷却管、撹拌機及び窒索導入管を装備した反応容器に、ブチレングリコール155部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させて、第二の非晶性ポリエステル2を得た。第二の非晶性ポリエステル2は、溶解パラメーターSPが11.8cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が61℃、重量平均分子量が2.2×10、数平均分子量が4.2×10、酸価が1.5mgKOH/g、水酸基価が45mgKOH/gであった。
[プレポリマー2の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応容器に、410部の第二の非晶性ポリエステル2、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応させて、プレポリマー2を得た。プレポリマー2は、遊離イソシアネートの含有量が1.53質量%であった。
[第二の非晶性ポリエステル3の合成]
冷却管、撹拌機及び窒索導入管を装備した反応容器中に、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物779部、テレフタル酸253部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキサイド2部を入れ、230℃で8時間反応させ、さらに10〜15mmHgで5時間反応させて、第二の非晶性ポリエステル3を得た。第二の非晶性ポリエステル3は、溶解パラメーターSPが10.8cal1/2/cm3/2、ガラス転移点が60℃、重量平均分子量が2.2×10、数平均分子量が4.8×10、酸価が1.0mgKOH/g、水酸基価が45mgKOH/gであった。
[プレポリマー3の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応容器に、410部の第二の非晶性ポリエステル3、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応させて、プレポリマー3を得た。プレポリマー3は、遊離イソシアネートの含有量が1.53質量%であった。
[ケチミン1の合成]
撹拌棒及び温度計を装備した反応容器に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を入れ、50℃で5時間反応させて、ケチミン1を得た。ケチミン1は、アミン価が418mgKOH/gであった。
[樹脂粒子分散液1の作製]
撹拌棒及び温度計を装備した反応容器に、水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部及び過硫酸アンモニウム1部を入れ、400rpmで15分間撹拌した後、75℃に昇温し、5時間保持した。次に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子分散液1を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA社製)を用いて、樹脂粒子分散液1の粒度分布を測定したところ、体積平均粒径が0.14μmであった。
[水系媒体1の調製]
水990部、83部の樹脂粒子分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合し、水系媒体1を得た。
[実施例1]
水1200部、DBP吸油量が42ml/100mg、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デクサ社製)540部及び1200部の第一の非晶性ポリエステル1を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した後、2本ロールを用いて150℃で30分間混練した。次に、圧延冷却した後、パルペライザーを用いて粉砕し、マスターバッチ1を得た。
撹拌棒及び温度計を装備した容器に、378部の第一の非晶性ポリエステル1、50部の融点が75℃のパラフィンワックスHNP−9(日本精鑞社製)、20部の結晶性ポリエステル用分散剤1、サリチル酸金属錯体E−84(オリエント化学工業社製)22部及び酢酸エチル947部を入れ、80℃に昇温して、5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次に、500部のマスターバッチ1及び酢酸エチル500部を加えて、1時間混合し、原料液1を得た。
1324部の原料液1を容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度を1kg/h、ディスクの周速度を6m/sとして、粒径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填して、3パスした。次に、第一の非晶性ポリエステル1の65質量%酢酸エチル溶液1042.3部を加え、上記の条件で1パスし、分散液1を得た。分散液1は、130℃、30minによる固形分濃度が50質量%であった。
200部の結晶性ポリエステル1及び酢酸エチル400部を2Lの容器に入れ、75℃に昇温した後、氷水浴中で27℃/minで急冷した。次に、粒径が3mmのガラスビーズ500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)を用いて、10時間粉砕し、結晶性ポリエステル分散液1を得た。
664部の分散液1、109.4部のプレポリマー1、73.9部の結晶性ポリエステル分散液1、4.6部のケチミン1を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、5000rpmで1分間混合した後、1200部の水系媒体1を加え、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、13000rpmで20分間混合し、乳化スラリー1を得た。
撹拌機及び温度計を装備した容器に、乳化スラリー1を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成し、分散スラリー1を得た。
100部の分散スラリー1を減圧濾過した。次に、以下の(1)〜(4)の操作を2回行い、濾過ケーキ1を得た。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
(2)濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、12000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。
(3)濾過ケーキに10質量%塩酸100部を加え、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
(4)濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
循風乾燥機を用いて、濾過ケーキ1を45℃で48時間乾燥させた後、目開きが75μmのメッシュで篩い、母体粒子を得た。
ヘンシェルミキサーを用いて、母体粒子100部、疎水性シリカ0.7部及び疎水化酸化チタン0.3部を混合して、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び32℃であった。
[実施例2]
結晶性ポリエステル1、第一の非晶性ポリエステル1及びプレポリマー1の代わりに、結晶性ポリエステル2、第一の非晶性ポリエステル2及びプレポリマー2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ57℃及び35℃であった。
[実施例3]
第一の非晶性ポリエステル1及びプレポリマー1の代わりに、第一の非晶性ポリエステル3及びプレポリマー2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び32℃であった。
[実施例4]
結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル用分散剤2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び30℃であった。
[実施例5]
結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル用分散剤3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ56℃及び30℃であった。
[実施例6]
融点が75℃のパラフィンワックスHNP−9(日本精鑞社製)の代わりに、融点が86℃のカルナウバワックスWA−05(東亜化成社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び33℃であった。
[実施例7]
結晶性ポリエステル1及び結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル3及び結晶性ポリエステル用分散剤3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び38℃であった。
[実施例8]
結晶性ポリエステル1及び結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル4及び結晶性ポリエステル用分散剤3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ54℃及び34℃であった。
[実施例9]
6部の結晶性ポリエステル1、73部の第一の非晶性ポリエステル1、16部の第二の非晶性ポリエステル1、1.6部の結晶性ポリエステル用分散剤1、平均粒径が24nm、BET法による比表面積が125m/gのカーボンブラックC−44(三菱化学社製)7部、ボントロンE−84(オリエント化学工業社製)1部及び融点が75℃のパラフィンワックスHNP−9(日本精鑞社製)4部を、スーパーミキサーSMV−200(カワタ社製)を用いて混合して、混合物を得た。得られた混合物を、ブッスコニーダーTCS−100(ブッス社製)の原料供給ホッパーに供給し、供給量を120kg/hとして、混練して、混練物を得た。得られた混練物を、ダブルベルトクーラーを用いて、圧延冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、ジェット気流式粉砕機I−20ジェットミル(日本ニューマチック社製)を用いて微粉砕した。次に、風力式分級機DS−20・DS−10分級機(日本ニューマチック社製)を用いて分級し、微粒子を除去した後、50℃で24時間放置し、アニーリングし、母体粒子を得た。
ヘンシェルミキサーを用いて、母体粒子100部、疎水性シリカ0.7部及び疎水化酸化チタン0.3部を混合して、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ56℃及び32℃であった。
[実施例10]
109.4部のプレポリマー1の代わりに、150部の第二の非晶性ポリエステル1を用い、ケチミン1を用いなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ54℃及び32℃であった。
[比較例1]
プレポリマー1の代わりに、プレポリマー4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ56℃及び34℃であった。
[比較例2]
結晶性ポリエステル用分散剤1を用いなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び35℃であった。
[比較例3]
結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル用分散剤4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び35℃であった。
[比較例4]
結晶性ポリエステル用分散剤1の代わりに、結晶性ポリエステル用分散剤5を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナーのDSCにおける一回目及び二回目の昇温から求められるガラス転移点は、それぞれ58℃及び34℃であった。
[トナーのガラス転移点]
トナーのガラス転移点は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)を用いて測定した。具体的には、まず、トナー約5.0mgをアルミニウム製の容器に入れ、容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットした。次に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで、0℃から150℃まで加熱した。さらに、降温速度10℃/minで0℃まで冷却させた後、昇温速度10℃/minで150℃まで加熱し、DSC曲線を得た。
得られたDSC曲線から、解析プログラムを用いて、一回目及び二回目の昇温におけるDSC曲線を選択し、解析プログラム中の吸熱ショルダー温度を用いて、一回目及び二回目の昇温からガラス転移点を求めた。
表1に、実施例及び比較例のトナーの特性を示す。
Figure 0005594010
[キャリアの作製]
ホモミキサーを用いて、オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部、カーボンブラック10部及びトルエン100部を20分間分散させて、被覆層用塗布液を得た。
流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径が50μmの球状マグネタイト1000部の表面に、被覆層用塗布液を塗布して、キャリアを得た。
[現像剤の作製]
ボールミルを用いて、トナー5部及びキャリア95部を混合し、現像剤を得た。
[評価方法及び評価結果]
トナー又は現像剤を用いて、以下の評価を行った。
[低温定着性及び耐オフセット性]
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを用いた複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写した。具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及びホットオフセット温度(定着上限温度)を求め、低温定着性及び耐オフセット性を評価した。
なお、定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒、面圧を2.0kgf/cm、ニップ幅を4.5mmとした。
[耐熱保存性]
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュを用いて2分間篩い、金網上の残存率を測定し、耐熱保存性を評価した。なお、残存率が10%未満である場合を◎、残存率が10%以上20%未満である場合を〇、残存率が20%以上30%未満である場合を△、30%以上である場合を×として、判定した。
[かぶり]
感光体に当接するクリーニングブレード及び帯電ローラーを有するタンデム型カラー電子写真装置imagio Neo 450(リコー社製)を用いて、現像スリーブの回転方向に対して垂直な方向に1cm間隔で黒ベタと白ベタを繰り返したA4サイズの横チャートを1万枚出力した後、白紙画像を出力し、かぶりの有無を目視で評価した。なお、かぶりが無いものを◎、かぶりが有るものの、実使用上、問題の無いものを〇、かぶりが有り、実使用上、問題となる可能性のあるものを△、かぶりが有り、実使用上問題となるものを×として、判定した。
[フィルミング]
画像形成装置MF2800(リコー社製)を用いて、1万枚画像を出力し、感光体のフィルミングの有無を目視で評価した。なお、感光体のフィルミングがないものを◎、感光体のフィルミングがあるものの、実使用上、問題の無いものを〇、感光体のフィルミングが有り、実使用上、問題となる可能性のあるものを△、感光体のフィルミングが有り、実使用上、問題となるものを×として、判定した。
評価結果を表2に示す。
Figure 0005594010
表2から、実施例1〜10のトナーは、低温定着性、耐オフセット性、耐熱保存性、かぶり及びフィルミングのいずれにも優れることがわかる。
一方、比較例1のトナーは、SP−SPが0.2未満であり、第二の非晶性ポリエステルが結晶性ポリエステルと相溶しやすいため、耐オフセット性が悪化した。
比較例2のトナーは、結晶性ポリエステル用分散剤を含まないため、低温定着性、かぶり及びフィルミングが悪化した。
比較例3のトナーは、SP−SPが0.2未満であり、結晶性ポリエステルは、分散径が大きくなって、トナーの表面に偏在しやすくなるため、耐熱保存性、かぶり、フィルミングが悪化した。
比較例4のトナーは、SP−SPが0.2未満であり、結晶性ポリエステルは、分散径が大きくなって、トナーの表面に偏在しやすくなるため、耐熱保存性、かぶり、フィルミングが悪化した。
特開2005−15589号公報

Claims (13)

  1. 結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル又は第二の非晶性ポリエステル由来の変性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含み、
    前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、
    前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
    を満たすことを特徴とするトナー。
  2. 前記第一の非晶性ポリエステルは、ビスフェノール類の炭素数が2以上4以下のアルキレンオキサイド付加物由来の構成単位を有し、
    前記第二の非晶性ポリエステルは、炭素数が2以上4以下のアルキレングリコール由来の構成単位を有することを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記結晶性ポリエステルは、融点が60℃以上80℃以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記結晶性ポリエステルは、炭素数が2以上12以下のアルキレングリコール由来の構成単位と炭素数が2以上12以下のアルキレンジカルボン酸由来の構成単位を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記離型剤は、炭化水素系ワックスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 前記結晶性ポリエステルの含有量が2質量%以上20質量%以下であり、
    前記結晶性ポリエステル用分散剤の含有量が1質量%以上10質量%以下であり、
    前記離型剤の含有量が2質量%以上10質量%以下であり、
    前記結晶性ポリエステルに対する前記結晶性ポリエステル用分散剤の質量比が0.2以上1.0以下であり、
    前記結晶性ポリエステルに対する前記離型剤の質量比が0.2以上1.0以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
  7. DSCにおける一回目の昇温から求められるガラス転移点が45℃以上65℃以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー。
  8. DSCにおける二回目の昇温から求められるガラス転移点が20℃以上40℃以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナー。
  9. 前記結晶性ポリエステルは、重量平均分子量が3×10以上3×10以下であり、数平均分子量が1×10以上1×10以下であり、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1以上10以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のトナー。
  10. 結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、活性水素基を有する化合物、第二の非晶性ポリエステル由来の前記活性水素基と反応することが可能な基を有するプレポリマー、着色剤及び離型剤を含む材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、
    該第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、
    該第二の液から前記有機溶媒を除去する工程を有し、
    前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、
    前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
    を満たすことを特徴とするトナーの製造方法。
  11. 結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて第一の液を調製する工程と、
    該第一の液を水系媒体中に乳化又は分散させて第二の液を調製する工程と、
    該第二の液から前記有機溶媒を除去する工程を有し、
    前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、
    前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
    を満たすことを特徴とするトナーの製造方法。
  12. 結晶性ポリエステル、結晶性ポリエステル用分散剤、第一の非晶性ポリエステル、第二の非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含む材料を混練する工程と、
    該混練された材料を粉砕する工程と、
    該粉砕された材料を分級する工程を有し、
    前記結晶性ポリエステル用分散剤は、炭化水素系ワックス又は結晶性ポリエステルがスチレンアクリル系樹脂によりグラフト変性されており、
    前記第一の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記第二の非晶性ポリエステルは、重量平均分子量が2×10以上1×10以下であり、
    前記結晶性ポリエステル、前記結晶性ポリエステル用分散剤、前記第一の非晶性ポリエステル及び前記第二の非晶性ポリエステルの溶解パラメーター[cal1/2/cm3/2]を、それぞれSP、SP、SP及びSPとすると、式
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(1)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(2)
    0.2≦SP−SP≦1.5・・・(3)
    を満たすことを特徴とするトナーの製造方法。
  13. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のトナーを有することを特徴とする現像剤。
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