JP5776502B2 - 静電荷像現像用トナーおよびその製造方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナーおよびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)およびその製造方法に関する。
電子写真方式による画像形成を行う印刷分野においては、近年、消費電力の低減化、プリントの高速化、画像形成媒体の多様化、高画質化、環境負荷の低減などに対応するために、画像形成に用いられるトナーに対しては、従来の温度より低い温度でトナー画像の定着を行うことができるといういわゆる低温定着性、定着強度の向上、製造時の炭酸ガス排出量の抑制といった要求があった。
トナーは通常、バインダー機能を有する樹脂(トナーバインダー)を含有し、この樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、グラフト化されたアクリル樹脂を有するポリエステル樹脂などのハイブリッド樹脂を用いることが知られている。
上記のような要求に対して、これらのトナーバインダーなどを改良することで、低温定着性などを改良する技術が知られている(特許文献1、2および3参照)。
一般的に、スチレンアクリル樹脂は、ポリエステル樹脂に比較し、樹脂を低温で合成できる利点がある。そして、さらに、モノマーの重合からトナー粒子の形成まで水系媒体中で製造可能であり、生産性の面で有利であるという利点を有している。
しかしながら、例えば記録媒体として坪量200〜350g/m2 の厚紙を選択すると、折り目部分の低温定着性がポリエステル樹脂を用いたトナーより劣るなど不利な点を有しており、生産性に優れ、低温定着性に優れるトナーの製造は困難なものであった。
特開2007−279714号公報 特開2008−287229号公報 特開2010−15159号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、生産性に優れ、高い帯電特性が得られ、低温定着性に優れる静電荷像現像用トナーおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。
1.トナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、該トナー粒子が、樹脂として、下記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
Figure 0005776502

(式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
2.前記R2 またはR3 が、前記−OR4 であることを特徴とする前記1に記載の静電荷像現像用トナー。
3.前記R2 およびR3 のうちの1つが水素原子であり、他の1つが−OCH3 であることを特徴とする前記1または前記2に記載の静電荷像現像用トナー。
4.前記R1 が、炭素数が1から3であるアルキル基であることを特徴とする前記1〜前記3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
5.前記重合体が、下記一般式(2)で表される重合性単量体を用いたラジカル重合により合成された重合体であることを特徴とする前記1〜前記4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
Figure 0005776502

(式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
6.前記重合体が、前記一般式(2)で表される第一の重合性単量体と該第一の重合性単量体以外の第二の重合性単量体との共重合体であることを特徴とする前記5に記載の静電荷像現像用トナー。
7.前記共重合体中の前記第一の重合性単量体と前記第二の重合性単量体との共重合比が、質量比で6:4〜9:1であることを特徴とする前記6に記載の静電荷像現像用トナー。
8.前記第二の重合性単量体が、メタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルであることを特徴とする前記6または前記7に記載の静電荷像現像用トナー。
9.前記第二の重合性単量体が、アクリル酸エステルであり、該アクリル酸エステルが、アクリル酸n−ブチルまたはアクリル酸2−エチルヘキシルであることを特徴とする前記8に記載の静電荷像現像用トナー。
10.樹脂として、下記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有するトナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーの製造方法であって、下記一般式(2)で表される重合性単量体を用いたラジカル重合により前記樹脂を合成する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
Figure 0005776502

(式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
Figure 0005776502

(式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
本発明の上記手段により、生産性に優れ、高い帯電特性が得られ、良好な折り目定着性が得られる優れた低温定着性を有する静電荷像現像用トナーを提供することができる。
本発明のトナーは、トナー粒子を含有するものであって、該トナー粒子が、樹脂として、上記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有することを特徴とする。
本発明においては、特にトナーが、上記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有することによって、生産性に優れ、高い帯電特性が得られ、また、良好な折り目定着性が得られる優れた低温定着性を有する静電荷像現像用トナーを提供することができる。
(一般式(1)で表される構造単位)
一般式(1)中、R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。即ち、R2 およびR3 が同時に水素原子であることはない。
1 が表すアルキル基は炭素数が1から8のものであり、好ましくは1から3のものである。ここでいうアルキル基の炭素数とは、アルキル基の直鎖の部分の炭素の数であり、分岐アルキル基の場合には、最も長い直鎖の部分の数である。
置換基としては、炭素数が1〜8のアルキル基が挙げられるが、炭素数が1〜3のアルキル基が好ましい。
2 およびR3 が表す、−OR4 、−OCOR5 のR4 およびR5 が表すアルキル基は、R1 と同様のアルキル基を表す。置換基もR1 と同様のものが挙げられる。
一般式(1)において、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 であるが、特に−OR4 であることが好ましい。
(一般式(1)で表される構造単位を有する重合体)
一般式(1)で表される構造単位を有する重合体(以下、「本発明に係わる重合体」ともいう)は、上記一般式(1)で表される構造単位を与える重合性の単量体である、上記一般式(2)で表される重合性単量体(以下、「本発明に係わる重合性単量体」ともいう)を用い、重合または共重合を行うことによって得られる。
本発明に係わる重合性単量体の具体例として、下記のM1〜M7が挙げられる。
Figure 0005776502
上記の本発明に係わる重合性単量体の具体例である例示化合物M1〜M4、および例示化合物M6〜M7は、桂皮酸誘導体を出発原料として合成することができる。
天然物からの抽出も可能であり、一例を挙げると、梅滞俊明:木材研究・資料,No.26,1−37(1990)に記載の合成経路で、オクタンなど疎水性溶剤中で、カフェ酸、フェルラ酸、5−ヒドロキシフェルラ酸、シナピック酸等の桂皮酸誘導体と等モルの有機塩基としてトリエチルアミンを用い、80〜120度で脱炭酸反応させることで、ヒドロキシスチレン誘導体を製造する。次いで、同一反応容器内に上記一般式(1)における−OCOR1 や−OCOR5 を与える原料に相当する有機酸または有機酸無水物を加え、110℃で5時間反応することにより得られる。
又、別の方法として、微生物を用いヒドロキシ桂皮酸誘導体に対する脱炭酸活性を有する微生物を用い、脱炭酸反応を行う方法も知られている(非特許文献:米光ら、第6回高専シンポジウム、講演要旨集、p97(2001))。
これらは、フェルラ酸脱炭酸活性を有する微生物であるBacillus属の菌を用いることで、ヒドロキシスチレン誘導体(4−ヒドロキシ−3−メトキシスチレン)を製造することができる。
このようにして得られたヒドロキシスチレン誘導体は、特開2009−57294号公報に記載のように、ヒドロキシル基をカルボン酸とエステル化することで、ラジカル重合可能な安定なモノマーとすることができる。
ヒドロキシスチレン誘導体にカルボン酸無水物あるいはカルボン酸クロライドを反応させることで、ヒドロキシル基をエステル化することができる。
例えば4−ヒドロキシ−3−メトキシスチレンをトルエン溶媒中で無水酢酸を加え、110℃で加熱を行い、その後、水、飽和炭酸ナトリウム水溶液で水洗した後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、硫酸マグネシウムを濾別し、溶媒を減圧留去して濃縮し、更に減圧蒸留することにより4−アセトキシ−3−メトキシスチレンを得ることができる。
特に、例示化合物のM1〜M3は、米糠または米油由来のフェルラ酸を出発原料とすることが、環境負荷、生産性の面から、本発明の効果を顕著にする観点から好ましい。特にM1〜M3で表される単量体を用いた重合体を含有するトナーは、耐光性に優れる。
一般にフェルラ酸は、穀類など植物の種子に含まれるが、米糠から米サラダ油を製造する過程で生じる廃油である米油抽出残渣(米糠ピッチ)をアルカリ加水分解することにより効率よく製造することができる(特許文献:特開平5−331101号公報)。
一方、例示化合物のM5は、没食子酸のカルボキシル基を定法により還元し3,4,5−トリヒドロキシアルデヒドを合成した後、ウィティヒ反応によりアルデヒド基をビニル基に変換した後、有機酸とエステル反応することにより得られる。
本発明に係わる重合体は、上記単量体を用い重合もしくは他の重合性単量体と共重合させることによって得られるが、これらの反応には、一般的な重合反応を用いることができ、特にラジカル重合反応を用いることで、効率よく重合体を得ることができる。
重合に用いられる、重合開始剤としては、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、アゾビスイソブチロニトリルなどの重合開始剤を用いることができる。
重合体をトナーに用いるためには、重合体を作製した後、着色剤と溶融混練し、粉砕、分級などを行って微粒子化してもよいが、後述するようにトナー作製時に重合を行う方法が生産時のエネルギーコスト削減の観点から好ましく適用できる。
本発明に係わる重合体は、上記一般式(1)で表される構造単位を与える重合性単量体(本発明に係わる重合性単量体)のホモポリマーでもよいが、下記のような他の重合性単量体との共重合体であることが好ましい。本発明に係わる重合性単量体と他の重合性単量体との割合(共重合比、本発明に係わる重合性単量体:他の重合性単量体(質量))は、6:4〜9:1であることが好ましい。
また、他の重合性単量体としては、下記が挙げられる。
スチレン、α−メチルスチレン、p−アセトキシスチレンなどのスチレン系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのメタクリル酸エステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸エステルが挙げられる。このうち、好ましいのは、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルである。
また、他の重合性単量体としてイオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることがより好ましい。イオン性解離基を有する重合性単量体は、例えばカルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基などの置換基を構成基として有するものであって、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸が挙げられる。このうち、好ましいのはアクリル酸、メタクリル酸である。イオン性解離基を有する重合性単量体は、使用するモノマー全体に対して2〜7%(質量)使用することが好ましい。
本発明に係わる重合体は、上記一般式(2)で表される重合性単量体、アクリル酸エステル及びイオン性解離基を有する重合性単量体の共重合体であることが特に好ましい。この共重合体において、アクリル酸エステルは、アクリル酸n−ブチルまたはアクリル酸2−エチルヘキシルであることが好ましく、イオン性解離基を有する重合性単量体は、アクリル酸またはメタクリル酸であることが特に好ましい。
本発明に係わる重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されたスチレン換算分子量による分子量分布から得られるピーク分子量が、3,500〜20,000であることが好ましく、より好ましくは10,000〜20,000である。
なお、ピーク分子量とは、分子量分布におけるピークトップの溶出時間に相当する分子量である。分子量ピークが複数存在した場合、ピーク面積比率の一番大きなピークトップの溶出時間に相当する分子量を指す。
分子量は、具体的には、装置「HLC−8220」(東ソー社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2ml/minで流し、測定試料を室温において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μlを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布から、測定されるものである。
本発明のトナーが、高い帯電特性を有し、折り目定着性、耐光性に優れるという、本願の効果を奏する理由は、明確ではないが、以下のように推定される。
従来のスチレンアクリルトナーは、主成分として、比較的疎水性の高いスチレンに由来するスチレンユニット(ポリマーを構成する構造単位)を含むポリマーを含有しており、スチレンユニットの疎水性のため、表面に親水基を有する転写紙との接着強度が十分に得られなかったが、スチレンユニットのベンゼン環が−OCOR1 または−OCOR5 で表されるようなエステル基を置換基として有するポリマーを含有する本発明のトナーにおいては、該エステル基と転写紙表面のヒドロキシ基との間に水素結合が発生して接着強度が高まり、その結果、折り目定着性が改善すると推察される。
帯電特性においても、スチレンユニットのベンゼン環が−OCOR1 または−OCOR5 で表されるようなエステル基を置換基として有するポリマーを含有する本発明のトナーは、トナーの帯電立ち上がり時間を短縮、すなわち長期攪拌における過剰帯電とそれに伴う画像濃度変動を抑制することができると推定される。
また、本発明のトナーをカラートナー、特に染料を着色剤としたトナーの場合には、トナーの耐光性を改善する効果が大きいが、これは、本発明のトナーに用いる重合体は、波長300nmの吸光度がポリスチレンより高く、画像を屋外に掲示した場合でも、紫外線によるトナーの退色と樹脂の劣化が抑制されるものと推察される。
(トナーの製造方法)
本発明のトナーの好ましい製造方法は、水系媒体中で上記一般式(2)で表される重合性単量体を用い、ラジカル重合を行いトナー粒子を形成するものである。
例えば、重合性単量体を水系媒体中で乳化重合、ミニエマルション重合により樹脂粒子を調製し、当該樹脂粒子と着色剤、必要に応じて定着助剤、離型剤等の構成材料の分散粒子を凝集、融着する方法で製造することが好ましい。例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。
特開2010−191043号公報に示される懸濁重合法によるトナー製造方法も可能である。
ここで、「水系媒体」とは、主成分(50質量%以上)が水からなるものをいう。ここに、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶媒を挙げることができ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。これらのうち、樹脂を溶解しない有機溶媒であるメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール系有機溶媒が特に好ましい。
トナーを構成するトナー粒子において、トナー中に含有されるトナー粒子の含有量は、トナー100質量部に対して、好ましくは98質量部〜100質量部、より好ましくは99質量部〜100質量部である。
また、本発明のトナーは、本発明に係わる重合体に加えて、従来のスチレンアクリル樹脂またはポリオールとポリカルボン酸との重縮合によって得られるポリエステル樹脂を含んでもよい。この場合、本発明に係わる重合体のトナー中の含有量は、好ましくは50質量%〜100質量%、より好ましくは70質量%〜100質量%である。
〔トナー粒子の粒径〕
以上のようなトナーを構成するトナー粒子の粒径は、例えば体積基準のメディアン径で4〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは6〜9μmとされる。
体積基準のメディアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
トナー粒子の体積基準のメディアン径は「コールターマルチサイザーTA−III 」(ベックマン・コールター社製)にデータ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。
具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5%〜10%になるまでピペットにて注入する。
ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャ径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径を体積基準のメディアン径とする。
〔外添剤〕
上記のトナー粒子は、そのままで本発明のトナーを構成することができるが、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、当該トナー粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して本発明のトナーを構成することが好ましい。
後処理剤としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子、あるいは、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、表面処理が行われていることが好ましい。
これらの種々の外添剤の添加量は、その合計が、トナー100質量部に対して、好ましくは0.05〜5質量部、より好ましくは0.1〜3質量部とされる。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
〔現像剤〕
本発明のトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
本発明のトナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。
また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリアなど用いてもよい。
コートキャリアを構成する被覆樹脂としては、特に限定はないが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。また、樹脂分散型キャリアを構成する樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。
キャリアの体積基準のメディアン径としては20〜100μmであることが好ましく、更に好ましくは20〜60μmとされる。キャリアの体積基準のメディアン径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
本発明のトナーを構成するトナー粒子は、所望に応じて、さらに、着色剤、荷電制御剤、磁性粉、離型剤などを含有するものとすることができる。
〔着色剤〕
黒トナー用の着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、鉄・チタン複合酸化物ブラック等が使用可能であり、カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等が使用可能である。また、磁性体としてはフェライト、マグネタイトなどが使用可能である。
イエロートナー用のイエロー着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162等、また、顔料としてC.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185等が使用可能で、これらの混合物も使用可能である。
マゼンタトナー用のマゼンタ着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122等、顔料としてC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222等が使用可能で、これらの混合物も使用可能である。
シアントナー用のシアン着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントブルー25、C.I.ソルベントブルー36、C.I.ソルベントブルー60、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ソルベントブルー93、C.I.ソルベントブルー95等、顔料としてC.I.ピグメントブルー1、7、15、60、62、66、76等が使用可能である。
本発明においては、イエロー、マゼンタ、シアントナーにおいて、高精彩な画像を得るために染料が好ましく用いられる。
着色剤の含有割合は、トナー粒子中0.5〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜10質量%である。
〔磁性粉〕
また、トナー粒子が磁性粉を含有するものとして構成される場合において、磁性粉としては、例えばマグネタイト、γ−ヘマタイト、または各種フェライトなどを使用することができる。
磁性粉の含有量は、トナー粒子中の樹脂100質量部に対して、10〜500質量部であることが好ましく、より好ましくは20〜200質量部である。
〔荷電制御剤〕
また、トナー粒子が荷電制御剤を含有するものとして構成される場合において、荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の帯電を与えることのできる物質であれば特に限定されず、公知の種々のものを使用することができる。
具体的には、正帯電制御剤としては、例えば「ニグロシンベースEX」(オリエント化学工業社製)などのニグロシン系染料、「第4級アンモニウム塩P−51」(オリエント化学工業社製)、「コピーチャージPX VP435」(ヘキストジャパン社製)などの第4級アンモニウム塩、アルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料、および「PLZ1001」(四国化成工業社製)などのイミダゾール化合物などが挙げられ、また、負帯電制御剤としては、例えば、「ボントロンS−22」(オリエント化学工業社製)、「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)、「スピロンブラックTRH」(保土谷化学工業杜製)などの金属錯体、チオインジゴ系顔料、「コピーチャージNX VP434」(ヘキストジャパン社製)などの第4級アンモニウム塩、「ボントロンE−89」(オリエント化学工業社製)などのカリックスアレーン化合物、「LR147」(日本カーリット社製)などのホウ素化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カーボンなどのフッ素化合物などが挙げられる。負帯電制御剤として用いられる金属錯体としては、上記に示したもの以外にもオキシカルボン酸金属錯体、ジカルボン酸金属錯体、アミノ酸金属錯体、ジケトン金属錯体、ジアミン金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ベンゼン誘導体骨格金属体、アゾ基含有ベンゼン−ナフタレン誘導体骨格金属錯体などの各種の構造を有したものなどを使用することができる。
このようにトナー粒子が荷電制御剤を含有するものとして構成されることにより、トナーの帯電性が向上される。
荷電制御剤の含有割合は、トナー粒子中0.01〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%である。
〔離型剤〕
さらに、トナー粒子が離型剤を含有するものとして構成される場合において、離型剤としては、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、特に低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン、または酸化型のポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ワックスを用いることが好ましい。
離型剤の含有割合は、トナー粒子中1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜15質量%である。
〔画像形成方法〕
本発明のトナーは、圧力を付与すると共に加熱することができる熱圧力定着方式による定着工程を含む画像形成方法に好適に用いることができる。特に、定着工程における定着温度が、定着ニップ部における加熱部材の表面温度において80〜110℃、好ましくは80〜95℃となる温度とされる比較的低温の定着温度において定着する画像形成方法に好適に使用することができる。
さらに、定着線速が200〜600mm/secである高速定着の画像形成方法にも好適に使用することができる。
この画像形成方法においては、具体的には、以上のようなトナーを使用して、例えば感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を得、このトナー像を画像支持体に転写し、その後、画像支持体上に転写されたトナー像を熱圧力定着方式の定着処理によって転写紙に定着させることにより、可視画像が形成された印画物が得られる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」「部」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」「質量部」を表す。
(一般式(2)で表される単量体の合成)
<4−ヒドロキシ−3−メトキシ桂皮酸(フェルラ酸)の調製>(米糠から抽出する例)
米糠から米脂肪酸を製造するに際して取出されるピッチと称する黒褐色の廃油10質量部を三つ口フラスコの中に入れた。この中に5質量部の水酸化ナトリウム、20質量部の水、16質量部のイソプロピルアルコールを加えた。系内の混合物を96℃に加熱し、その温度で約8時間攪拌した。冷却後、反応混合物にヘキサンを注ぎ、ヘキサン溶解物を除去した。次いで水溶液に希硫酸を加えて水溶液を酸性にすると、フェルラ酸(4−ヒドロキシ−3−メトキシ桂皮酸)が析出した。
析出したフェルラ酸を含む水溶液を濾別すると、80%純度の粗フェルラ酸が1.2質量部得られた。そしてこれを100℃の水に溶かした後で冷却して再結晶すると、純品のトランス型フェルラ酸を得ることができた。構造式はNMRスペクトルおよび赤外線スペクトルの測定によって確認した。
<アシル化−ヒドロキシスチレン化合物(4−アセトキシ−3−メトキシスチレン)の調製例>
次に、アシル化スチレン誘導体の製造を行うため、別の三つ口フラスコ内に上記で得られたトランス型フェルラ酸0.96質量部と無水酢酸(エステル化剤)10.8質量部を加え110℃で5時間反応した。冷却後、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(3回)、飽和食塩水で順次洗浄し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムを濾別し、溶媒を減圧留去し、減圧蒸留により精製し、4−アセトキシ−3−メトキシスチレン(例示化合物M1)を得た。
表1に示すヒドロキシスチレン化合物とエステル化剤を用い、M1と同様にして、M2〜M7を合成した。
Figure 0005776502
(トナーの製造)
(トナー1の製造)
トナー用樹脂粒子の製造例1
例示化合物M1を用いた樹脂粒子分散液調製
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lのステンレス釜(SUS釜)に、ドデシル硫酸ナトリウム8gをイオン交換水3Lに溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、液温80℃に昇温した。
この界面活性剤溶液に、過硫酸カリウム10gをイオン交換水200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を80℃とした後、下記単量体混合液を100分間かけて滴下し、この系を80℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合を行い、樹脂粒子分散液1を調製した。
−単量体混合液−
例示化合物M1 570g
n−ブチルアクリレート 165g
メタクリル酸 70g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5g
(着色剤分散液の調製)
マゼンタ染料(C.I.Solvent Red 49) 10部
アニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム20%水溶液)
1.5部
イオン交換水 90部
上記を混合し、SCミルにて分散し、体積基準のメディアン径153nmの着色剤分散液を得た。これを着色剤分散液1とする。
(離型剤分散液の調製)
パラフィンワックス(融点97℃) 100部
ドデシル硫酸ナトリウム 5部
イオン交換水 240部
上記成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー「ウルトラタラックスT50」(IKA株式会社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積基準のメディアン径が550nmである離型剤粒子が分散された「離型剤分散液1」を調製した。
〔トナー粒子の調製〕
樹脂粒子分散液1 234部
着色剤分散液1 22部
離型剤分散液1 40部
ポリ塩化アルミニウム 1.8部
イオン交換水 600部
上記成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー「ウルトラタラックスT50」(IKA株式会社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら55℃まで加熱した。55℃で30分間保持した後、溶液中に体積基準におけるメディアン径(D50)が4.8μmの凝集粒子が生成していることを確認した。
更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で2時間保持すると、体積基準におけるメディアン径(D50)は5.9μmとなった。
その後、系内に1mol/Lの水酸化ナトリウムを追加して系のpHを5.0に調整した後、ステンレス製フラスコを、磁気シールを用いて密閉し、攪拌を継続しながら98℃まで加熱し、6時間攪拌を継続することにより樹脂粒子間の融着(融合)を完了させ、体積基準におけるメディアン径(D50)が6.0μmの「トナー粒子分散液1」を作製した。
(洗浄・乾燥工程)
トナー粒子分散液1をバスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40」(松本機械社製)で固液分離し、トナー粒子のウェットケーキを形成した。
該ウェットケーキを前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで45℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥した。
(トナー粒子の外部添加剤処理)
上記で得られたトナー粒子に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm)を1質量%および疎水性チタニア(数平均一次粒子径=20nm)を0.3質量%添加し、ヘンシェルミキサーにより混合し、外部添加剤処理を行い、トナーを製造した。これをトナー1とする。
(トナー2〜トナー7の製造)
トナー1の製造において、「例示化合物M1」570g用いたところを、表2の組合せで例示化合物M2〜M7の570gを用いた以外は同様にして、トナー2〜トナー7を製造した。
(トナー8の製造)
トナー1の製造において、「例示化合物M1」570g用いたところを、「例示化合物M1、350g、およびスチレン220g」とした以外は同様にしてトナー8を製造した。
(トナー9の製造)
トナー1の製造、樹脂粒子分散液1の調製において、
例示化合物M1 570g
n−ブチルアクリレート 165g
メタクリル酸 70g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5g
用いたところを、
例示化合物M2 805g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5g
用い、n−ブチルアクリレートおよびメタクリル酸を用いなかったこと以外は同様にして、トナー9を製造した。
(トナー10の製造)
トナー9の製造において、「例示化合物M2」805g用いたところを、「例示化合物M3」805gとした以外は同様にして、トナー10を製造した。
(トナー11の製造)
第1段重合
例示化合物M1 175g
n−ブチルアクリレート 116g
メタクリル酸 15g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 7g
からなる単量体混合液を、攪拌装置を取り付けた5Lのステンレス釜に入れ、そこにペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル(ワックス)100gを添加し、70℃に加温度し溶解させて単量体溶液を調製した。
一方、ドデシル硫酸ナトリウム2gをイオン交換水1350mlに溶解させた界面活性剤溶液を70℃に加熱し、前記単量体溶液に添加混合した後、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック(株)製)により、70℃で30分間分散を行い、乳化分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム7.5gをイオン交換水150mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を78℃にて1.5時間にわたり加熱攪拌することにより重合を行った。
引き続き、過硫酸カリウム12gをイオン交換水220mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下に、
例示化合物M1 285g
n−ブチルアクリレート 214g
メタクリル酸 35g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5g
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂粒子分散液を得た。これを樹脂粒子分散液11とする。得られた樹脂を樹脂11とする。
トナー1の製造において、
樹脂粒子分散液1 234部
着色剤分散液1 22部
離型剤分散液1 40部
ポリ塩化アルミニウム 1.8部
イオン交換水 600部
用いたところを、
樹脂粒子分散液11 234部
着色剤分散液1 22部
ポリ塩化アルミニウム 1.8部
イオン交換水 600部
とし、離型剤分散液1を用いなかったこと以外は同様にしてトナー11を製造した。
(トナー12の製造)
例示化合物M1 82g
ブチルアクリレート 18g
C.I.ピグメントレッド(顔料)122 122g
ジ−t−ブチルサリチル酸金属化合物 5g
上記処方の重合性単量体組成物をCa3 (PO4 2 を含む水系媒体中に投入し、60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工製)を用いて12,000rpmで均一に分散した。更に、これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10gを加え、懸濁分散させ、この懸濁分散された懸濁液を反応させた。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えてCa3 (PO4 2 を溶解し、濾過、水洗、乾燥し、トナー1同様の外部添加剤処理を施し、体積基準のメディアン径が6.5μmのトナー12を得た。
(トナー13の製造)
トナー1の製造、トナー用樹脂粒子の製造例1で製造した樹脂粒子分散液1を遠心脱水機で固液分離したのち、恒温槽で水分量0.4%まで乾燥させた。これを樹脂13とする。
[油相Iの調製]
樹脂13 115部
C.I.ソルベントレッド49 10部
パラフィンワックス(融点97度) 33部
酢酸エチル 32部
上記組成の油相を調製し、樹脂13が充分に溶解することを確認した。上記油相をホモミキサー(エースホモジナイザー;日本精機社製)に投入し、毎分15000回転で2分間攪拌し、均一な油相Iを調製した。
[水相の調製]
−炭酸カルシウム分散液−
炭酸カルシウム(平均粒径0.03μm) 60部
純水 40部
上記材料をボールミルで4日間攪拌した。
[トナーの製造]
上記油相I 60部
上記水相(炭酸カルシウム分散液) 10部
上記材料をコロイドミル(日本精機社製)に投入し、ギャップ間隔1.5mm、毎分8000回転で20分間乳化を行った。
次に、得られた乳化物を、ロータリーエバポレータに投入、室温30mmHg(1mmHgは約133Pa)の減圧下で3時間脱溶剤を行った。
その後、12N塩酸をpH2になるまで加え、炭酸カルシウムをトナー表面から除去した。
その後、10Nの水酸化ナトリウムをpH10になるまで加え、更に超音波洗浄槽中で攪拌機で攪拌しながら1時間攪拌をした。更に遠心沈降を行い、その上澄みを3回交換して洗浄した後、乾燥、トナー1と同様に外部添加剤を混合してトナー13を得た。
体積基準のメディアン径は7.8μmであった。
(トナー14の製造)
樹脂13 1000g
C.I.ソルベントレッド49 80g
パラフィンワックス(融点97度) 40g
をヘンシェルミキサーで20分間予備混合した後、二軸押し出し式エクストルーダー(吐出部の温度を140℃)で混練し、気流式粉砕機で粉砕し、および気流分級機を用いて分級し、さらに、トナー1と同様に外部添加剤を混合し、体積基準のメディアン径が7.5μmのトナー14を得た。
(トナー比較CT1の製造)
トナー1の製造において、例示化合物M1を用いず、代わりに同量のスチレンを用いた以外は同様にして、トナー比較CT1を製造した。
(トナー比較CT2の製造)
トナー1の製造において、例示化合物M1を用いず、代わりに同量のp−アセトキシスチレンを用いた以外は同様にして、トナー比較CT2を製造した。
Figure 0005776502
(二成分現像剤の調製)
フェライト粒子(体積基準のメディアン径:50μm(パウダーテック社製))100質量部と、メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート共重合体樹脂(一次粒子の体積基準のメディアン径:85nm)4質量部とを、水平撹拌羽根式高速撹拌装置に入れ、撹拌羽根の周速:8m/s、温度:30℃の条件で15分間混合した後、120℃まで昇温して撹拌を4時間継続した。その後、冷却し、200メッシュの篩を用いてメチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート共重合体樹脂の破片を除去することにより、樹脂被覆キャリアを作製した。
この樹脂被覆キャリアを、上記のトナー1〜14、トナー比較CT1、CT2の各々に、前記トナーの濃度が7質量%になるよう混合し、二成分現像剤1〜14、現像剤比較CD1、CD2を調製した。
(評価)
二成分現像剤1〜14および現像剤比較CD1、CD2を用いて下記(1)、(2)、(3)の評価項目について評価した。
(1)低温定着性
画像形成装置として、市販の複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用い、この装置に現像剤として、上記二成分現像剤を搭載し、熱ロール定着方式の定着手段における定着加熱部材の表面温度を、80〜150℃の範囲において5℃刻みで変更し、各温度について、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、画像支持体として秤量350g/m2 の厚紙を用いて画像形成を行い、画像濃度が0.8のベタ画像を可視画像として得た。
その後、定着ベタ画像を折り機を用いて折り、これに0.35MPaの空気を吹きつけ、折り目の状態を、限度見本を参照し5段階に評価し、ランク3の定着温度を最低定着温度とした。
ランク5:全く折れ目に剥離無し、ランク4:一部折り目に従い剥離有り、ランク3:折り目に従い細い線状の剥離あり、ランク2:折り目に従い太い剥離有り、ランク1:画像に大きな剥離有り。ランク3レベルを示す最低定着温度が130℃以下であれば充分な低温定着性を示す。
(2)帯電立ち上がり
各現像剤20gを20mlガラス製容器に入れ、室温で1週間静置した後、毎分200回、振り角度45度、アーム50cmで1分間振った後、現像剤1gサンプリングして、ブローオフ法で帯電量を測定した。
さらに継続して120分間で振った後、ブローオフ法で帯電量を測定した。120分間振ったサンプルの帯電量から1分間振ったサンプルの帯電量を差し引き、8μC/g未満であれば合格とした。測定環境:温度10℃、湿度10%RH雰囲気に設定した。
(3)耐光性
トナー付着量4(g/m2 )のベタ画像を形成し、スガ試験機社製「キセノンロングライフウェザーメーター」(キセノンアークランプ、70,000ルクス、44.0℃)による14日間の暴露試験を行った後、マクベスカラーアイ7000により暴露試験前後の色度を測定し、CMC(2:1)色差式にて算出した色差を比較した。
暴露試験前後での色度の変化が小さいもの、すなわち色差が小さいものが耐光性に優れている。本発明では、人間の目が区別する限界である色差ΔE=3以下であれば、耐光性が良好であると判断した。
結果を下記表3に示す。
Figure 0005776502
表3から、一般式(1)によって表される構造単位を有するポリマーを含有する本発明のトナー1〜14は、スチレン単位を有するポリマーを含有するトナー比較CT1やp−アセトキシスチレン単位を有するポリマーを含有するトナー比較CT2に比べて、優れた低温定着性、高い帯電特性および優れた耐光性を示すことが分かる。

Claims (10)

  1. トナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、該トナー粒子が、樹脂として、下記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    Figure 0005776502

    (式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
  2. 前記R2 またはR3 が、前記−OR4 であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記R2 およびR3 のうちの1つが水素原子であり、他の1つが−OCH3 であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記R1 が、炭素数が1から3であるアルキル基であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記重合体が、下記一般式(2)で表される重合性単量体を用いたラジカル重合により合成された重合体であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
    Figure 0005776502

    (式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
  6. 前記重合体が、前記一般式(2)で表される第一の重合性単量体と該第一の重合性単量体以外の第二の重合性単量体との共重合体であることを特徴とする請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記共重合体中の前記第一の重合性単量体と前記第二の重合性単量体との共重合比が、質量比で6:4〜9:1であることを特徴とする請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記第二の重合性単量体が、メタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルであることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記第二の重合性単量体が、アクリル酸エステルであり、該アクリル酸エステルが、アクリル酸n−ブチルまたはアクリル酸2−エチルヘキシルであることを特徴とする請求項8に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 樹脂として、下記一般式(1)で表される構造単位を有する重合体を含有するトナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーの製造方法であって、下記一般式(2)で表される重合性単量体を用いたラジカル重合により前記樹脂を合成する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
    Figure 0005776502

    (式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
    Figure 0005776502

    (式中R1 は、置換基を有してもよい、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。R2 およびR3 は、各々、水素原子、−OR4 または−OCOR5 を表す。R4 およびR5 は、炭素数が1から8であるアルキル基を表す。ただし、R2 、R3 の少なくともいずれか一方は、−OR4 または−OCOR5 である。)
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