JP6478798B2 - トナーおよびトナーの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真および静電印刷などの画像形成方法に用いられる静電潜像(静電荷像)を現像するためのトナーおよびその製造方法に関する。
電子写真による画像形成方法においては、電子写真感光体の表面の静電潜像を、帯電したトナー粒子によって現像することにより画像形成が行われる。良好な画像形成を行うためには、トナーの帯電性の制御が必要である。
また、最近の市場では、より高精細な画像形成を行うことができるプリンターが要求されている。そのため、トナーとしては、良好な帯電性だけでなく、高効率の現像や転写を達成するために高い流動性を維持できることが求められている。
以上のような背景から、トナーの帯電性および流動性を改良するための検討が盛んに行われている。
一般的には、トナーの帯電性の制御には、荷電制御剤をトナー粒子に添加することが行われるが、トナー粒子の結着樹脂の摩擦帯電特性を利用することも検討されている。
特許文献1には、カルボン酸成分と糖アルコール由来の多価アルコール成分の重縮合によって得られるポリエステル樹脂を用いることで、トナーの電気特性を良好にする方法が記載されている。多価アルコール成分の1つとして、イソソルビドユニットを有するアルコールが記載されている。
また、特許文献2および3には、イソソルビドユニットを有するポリエステル樹脂を用いることで、定着性、保存性および耐久性を向上させたトナーが記載されている。また、特許文献4には、環境対応の観点で、イソソルビドユニットを有するポリエステル樹脂を用いたトナーが記載されている。
特開2012−145600号公報 特開2012−233037号公報 特開2012−255083号公報 特表2012−521567号公報
しかしながら、本発明者らは鋭意検討した結果、特許文献1に記載のトナーを用いた場合、高湿環境においてトナーの帯電性の低下に伴う画像濃度の低下が発生する場合があることがわかった。これは、イソソルビドユニットが有する高い吸湿性に起因すると考えられる。
また、特許文献2〜4に記載のトナーは、特許文献1に記載のトナーと同様、トナー粒子の主な樹脂がイソソルビドユニットを有しているため、トナーの吸湿性が高まる傾向にあることがわかった。それにより、トナーの帯電量が低下する傾向にあることがわかった。さらには、外添剤によって流動性を向上させた場合でも、長期間の使用で外添剤の埋め込みや吸湿の影響により、トナーの流動性を維持することが困難となり、画像濃度にムラが生じやすくなることがわかった。
以上の理由から、低温低湿から高温高湿環境までの様々な環境において、トナーの帯電性および流動性が良好であり、画像濃度の低下、カブリ、濃度ムラが生じにくいトナーが求められているのが実状である。
本発明の目的は、低温低湿から高温高湿環境までの様々な環境において、良好な帯電性を有し、画像濃度の低下、カブリ、濃度ムラが生じにくいトナーを提供することにある。
本発明は、樹脂および着色剤を含有するトナー母粒子と該トナー母粒子固着した樹脂粒子有するトナー粒子を有するトナーであって、
該樹脂が、スチレンアクリル樹脂およびポリエステル樹脂Aを含有し、
該スチレンアクリル樹脂の含有割合が、該樹脂を基準として、50.0質量%以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの含有割合が、該樹脂を基準として、1.0質量%以上40.0質量%以下であり、
該ポリエステル樹脂Aが、下記式(1)で示されるユニットを有し、
下記式(1)で表されるユニットの割合が、該ポリエステル樹脂Aを構成する全てのユニットの数を基準として、0.10個数%以上30.00個数%以下であり、
Figure 0006478798
該樹脂粒子の該トナー母粒子に対する固着量が、該トナー母粒子100.0質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下であり、
該トナー母粒子のガラス転移温度をTg1(℃)とし、該樹脂粒子のガラス転移温度をTg2(℃)としたとき、該Tg2が該Tg1よりも高
とを特徴とするトナーである。
また、本発明は、上記トナーを製造するトナーの製造方法であって、
該製造方法が、水系媒体中で、前記ポリエステル樹脂A、前記着色剤および重合性単量体を含有する重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体を重合させることによって、前記トナー母粒子を得る工程を有し、
前記スチレンアクリル樹脂が、該重合性単量体から得られた樹脂である
ことを特徴とするトナーの製造方法である。
本発明によれば、低温低湿から高温高湿環境までの様々な環境において、良好な帯電性を有し、画像濃度の低下、カブリ、濃度ムラが生じにくいトナーを提供することができる。
現像部の拡大図である。 画像形成装置の断面図である。
本発明者らは鋭意検討の結果、イソソルビドユニットを有するポリエステル樹脂A(以下、単に「ポリエステル樹脂A」と称することもある。)とスチレンアクリル樹脂の両者を特定量含有したトナー母粒子に、樹脂粒子を固着させることによって、トナーの吸湿性をおよび流動性を改善できることを見出した。
本発明のトナーが有するトナー粒子は、樹脂として、イソソルビドユニットを有するポリエステル樹脂Aとスチレンアクリル樹脂とを含有している。そして、スチレンアクリル樹脂の含有割合は、トナー中に含有される樹脂の質量を基準として、50.0質量%以上である。スチレンアクリル樹脂の割合を50.0質量%以上とすることで、トナーの帯電量を最適化することができ、トナーの帯電量分布をシャープにすることができる。その結果、本発明のトナーを用いることによって、画像濃度が良好であり、カブリが抑制された画像を得ることができる。
本発明におけるスチレンアクリル樹脂の含有割合は、下式で算出される。尚、トナー中の樹脂に含有されるスチレンアクリル樹脂量の定量方法については、後述する。
スチレンアクリル樹脂の含有割合(質量%)
=(スチレンアクリル樹脂量(質量)/トナー中に含有される樹脂量(質量))×100
本発明者らは、比較的低抵抗のポリエステル樹脂Aと比較的高抵抗のスチレンアクリル樹脂の両者を最適な量で存在させることで、トナーの抵抗が最適化され、結果として、トナーの帯電量分布がシャープになると考えている。また、トナーの吸湿性も抑制できるため、トナーの帯電量も最適化されると考えている。
本発明においては、トナー母粒子に樹脂粒子を固着させて得られたトナー粒子とすることで、トナーの流動性を向上することができる。
本発明者らは、トナー母粒子の表面に固着した樹脂粒子により、流動性を低下させる要因となる離型剤や樹脂の低分子量成分がトナー粒子の表面に露出することを長期間にわたって抑制し、トナー粒子同士の凝集を軽減することができると考えている。その結果、現像効率および転写効率が良好となり、画像の濃度ムラを抑えることが可能となると考えている。
本発明において、樹脂粒子のトナー母粒子に対する固着量は、トナー母粒子100.0質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である。
トナーの流動性は、樹脂粒子によるトナー母粒子の表面の被覆状態に影響される。樹脂粒子の固着量が上記範囲内であることで、過不足なく、有効に樹脂粒子が機能することができる。
樹脂粒子の固着量が0.1質量部未満の場合、固着量が少なすぎるため、流動性への寄与が乏しくなってしまう。特に、高温高湿下では、離型剤のトナー粒子の表面への染み出しを抑制する効果が乏しくなり、トナーの流動性が低下する傾向にある。
樹脂粒子の固着量が5.0質量部を超える場合、一部の樹脂粒子のトナー母粒子への密着性が低下し、樹脂粒子の脱落が生じる。脱落した樹脂粒子は、現像部の部材汚染を引き起こす場合がある。
また、本発明において、樹脂粒子のガラス転移温度Tg2(℃)は、トナー母粒子のガラス転移温度Tg1(℃)よりも高い。これにより、多数枚の画像出力によってトナーに負荷がかかり続ける場合であっても、樹脂粒子がトナー母粒子の内部に埋め込まれることが抑制される。すなわち、長期間にわたり、安定して画像の濃度ムラを抑えることができる。
本発明のスチレンアクリル樹脂とは、スチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体である。他の単量体を併用してもよい。
スチレン系単量体としては、例えば、
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−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、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−tert−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−デシルスチレンおよびp−n−ドデシルスチレンなどのスチレン誘導体などが挙げられる。
アクリル系単量体としては、例えば、
アクリル酸;
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、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチルおよびアクリル酸ジエチルアミノエチルなどのアクリル酸エステル類;
メタクリル酸;
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、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルおよびメタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのメタクリル酸エステル類
などが挙げられる。
また、本発明においては、トナー粒子の機械的強度の向上や、スチレンアクリル樹脂の分子量の制御などを目的として、2官能または3官能以上の架橋剤を用いてもよい。
2官能の架橋剤(ビニル基が2つ以上の架橋剤)としては、例えば、ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(商品名:MANDA、日本化薬(株)製)、および、上記のジアクリレートをジメタクリレートに変更したものなどが挙げられる。
3官能以上の架橋剤としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、および、上記のアクリレートをメタクリレートに変更したもの、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテートなどが挙げられる。
スチレンアクリル樹脂のピーク分子量(Mp)は、5000以上30000以下であることが好ましい。
ピーク分子量(Mp)が5000以上であれば、スチレンアクリル樹脂と共存しているポリエステル樹脂Aの分子鎖の分子運動を適度に抑えることができ、高湿環境下での吸湿性を良好に抑えることができて、トナーの帯電量の低下を抑制することができる。
また、ピーク分子量(Mp)が30000以下であれば、スチレンアクリル樹脂とポリエステル樹脂Aとの相溶性の低下が抑えられ、トナー粒子中にポリエステル樹脂Aの大きなドメインが存在しにくくなる。結果として、トナーの帯電量分布の悪化が抑制される。
樹脂のピーク分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、次の条件で測定される。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mLの流速で流す。カラムとしては、1×10〜2×10の分子量領域を適確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組み合わせるのが良い。例えば、昭和電工(株)製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807、800Pの組み合わせが挙げられる。また、東ソー(株)製のTSK gel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSK guard columnの組み合わせが挙げられる。特に、昭和電工(株)製のshodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連カラムの組み合わせが好ましく、本発明者らは、この組み合わせを採用した。
一方で、樹脂をTHFに溶解させた後、1晩静置する。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ:0.2〜0.5μm、例えば、マイショリディスクH−25−2(東ソー(株)製)など使用できる。)で濾過し、その濾液を試料として用いる。試料濃度として、樹脂成分が0.5〜5mg/mLとなるように調整した樹脂のTHF溶液を、50〜200μL注入して測定する。検出器には、RI(屈折率)検出器を用いる。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.製または東ソー(株)製の、分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10のものを用いることが好ましい。そして、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが好ましい。
本発明で用いられるポリエステル樹脂Aは、イソソルビドユニット(式(1)で表されるユニット)を含有しているポリエステル樹脂のことである。そして、イソソルビドユニットの割合は、ポリエステル樹脂Aを構成する全てのユニットの数を基準として、0.10個数%以上30.00個数%以下である。
イソソルビドは、分子内にエーテル構造を有した環状構造であることから、非常に高い吸湿性を有する。イソソルビドユニットをポリエステル樹脂に組み込むことで、ポリエステル樹脂の抵抗値も適正な値とすることができる。本発明では、このイソソルビドの吸湿性質と抵抗特性を利用することで、トナーの帯電性を良好している。ポリエステル樹脂Aにおいて、イソソルビドユニットが上記範囲内であることで、スチレンアクリル樹脂との相互作用が有効に働き、トナーの帯電性が良好なものとなる。
イソソルビドユニットの割合が0.10個数%未満の場合、ポリエステル樹脂Aのポリマー鎖内のイソソルビドユニットの存在割合が少なすぎるため、ポリエステル樹脂Aの帯電性に寄与する特性が乏しくなってしまう。具体的には、ポリエステル樹脂Aの吸湿性が低くなるため、低湿環境下においてトナーの帯電量が高くなり、画像濃度の低下が発生しやすくなる。
また、イソソルビドユニットの割合が30.00個数%を超える場合、ポリエステル樹脂Aのポリマー鎖にイソソルビドユニットのブロック部位が存在しやすくなり、そのブロック部位の吸湿性が強く働き、高湿環境下でのトナーの帯電量が低下しやすくなる。この場合も、画像濃度の低下が発生しやすくなる。
ポリエステル樹脂Aの合成には、アルコール成分として、イソソルビドを用いるが、以下のものを併用することができる。
2価アルコール成分としては、例えば、
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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、ポリテトラメチレングリコールなどの脂肪族系のジオール類;
ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAなどのビスフェノールA類
などが挙げられる。
3価以上のアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどが挙げられる。
また、ポリエステル樹脂Aの合成に用いることができる酸成分としては、例えば、
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸およびピロメリット酸などの芳香族多価カルボン酸;
フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸などの炭素数1〜20のアルキル基または炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸の脂肪族多価カルボン酸;
上記の酸の無水物およびそれらの酸のアルキル(炭素数1〜8)エステル
などが挙げられる。
上記成分の中でも、特に、イソソルビドおよびビスフェノール誘導体をアルコール成分とし、2価以上のカルボン酸もしくはその酸無水物、または、その低級アルキルエステルを酸成分として、これらを縮重合して得られるポリエステル樹脂が好ましい。
本発明において、ポリエステル樹脂Aの含有割合は、トナー中に含有される樹脂の質量を基準として、1.0質量%以上40.0質量%以下である。
本発明におけるポリエステル樹脂Aの含有割合は、下式で算出される。尚、トナー中の樹脂に含有されるポリエステル樹脂A量の定量方法については、後述する。
ポリエステル樹脂Aの含有割合(質量%)
=(ポリエステル樹脂A量(質量)/トナー中に含有される樹脂量(質量))×100
ポリエステル樹脂Aの含有割合が1.0質量%未満である場合、ポリエステル樹脂Aとスチレンアクリル樹脂との相互作用が十分でなく、良好なトナーの帯電性が得られにくい。
また、ポリエステル樹脂Aの含有割合が40.0質量%を超える場合、トナーの吸湿性の低下が発生しやすい。
本発明において、スチレンアクリル樹脂およびポリエステル樹脂Aとともに、その他のスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂を併用してもよい。
ポリエステル樹脂Aの酸価は、0.5mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下であることが好ましい。
酸価が0.5mgKOH/g以上であれば、スチレンアクリル樹脂との相溶性が特に好適になり、トナーの抵抗値が下がることが抑制され、トナーの帯電量が低下しにくくなる。
また、酸価が25.0mgKOH/g以下であれば、トナー粒子中にポリエステル樹脂Aの大きなドメインが発生が抑制され、トナーの帯電量分布をよりシャープにすることができる。
本発明における酸価は、以下の操作により求められる。基本操作は、JIS K0070に従い、極性樹脂の酸価は、以下の方法により測定した。
酸価は、試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。極性樹脂の酸価は、JIS K0070−1992に準じて測定した。具体的には、以下の手順に従って測定した。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得た。
水酸化カリウム(特級)7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとした。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、濾過して、水酸化カリウム溶液を得た。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管した。上記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1mol/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウム溶液の量から求めた。上記0.1mol/L塩酸は、JIS K8001−1998に準じて作製したものを用いた。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した樹脂(結着樹脂や極性樹脂)の試料2.0gを200mLの三角フラスコに精秤し、トルエン:エタノール=2:1の混合溶液100mLを加え、5時間かけて溶解させた。次いで、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液を用いて滴定した。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が30秒間続いたときとした。
(B)空試験
試料を用いない(すなわち、トルエン:エタノール=2:1の混合溶液のみとする。)以外は、上記操作と同様の滴定を行った。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出した。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
樹脂粒子のガラス転移温度Tg2(℃)は、60.0℃以上105.0℃以下であることが好ましい。樹脂粒子のガラス転移温度Tg2(℃)よりも小さいことが必要なトナー母粒子のガラス転移温度Tg1(℃)は、50.0℃以上58.0℃以下であることが好ましい。
Tg2(℃)が60.0℃を以上であれば、樹脂粒子がトナー母粒子の内部に埋め込まれにくくなり、高温高湿下での濃度ムラがより抑制される。
Tg2(℃)が105.0℃以下であれば、樹脂粒子のトナー母粒子への密着性の低下が抑制され、樹脂粒子の脱離によるトナーの流動性の悪化が抑制され、濃度ムラがより抑制される。
本発明において、該樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)(以下単に「メジアン径(D50)」または「メジアン径」とも表記する。)が20nm以上200nm以下であることが好ましい。
樹脂粒子のメジアン径(D50)が20nm以上であれば、多数枚の画像出力によっても、樹脂粒子がトナー母粒子に埋め込まれにくくなり、トナーの流動性の悪化が抑制される。
樹脂粒子のメジアン径(D50)が200nm以下であれば、樹脂粒子のトナー母粒子に対する不均一な固着が抑制され、樹脂粒子が剥がれにくくなる。
なお、メジアン径とは、粒度分布の累積曲線の50%値(中央累積値)として定義される粒子径であり、例えば、(株)堀場製作所製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(商品名:LA−920)を用いて測定することができる。樹脂粒子のメジアン径(D50)は、樹脂粒子を構成する樹脂の物性や、樹脂粒子の製造条件によって制御可能である。物性としては、例えば、樹脂粒子を構成する樹脂の酸価、官能基の種類、分子量などで制御することが可能である。
トナー粒子に用いられる着色剤としては、例えば、ブラック着色剤、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤などが挙げられる。
ブラック着色剤としては、例えば、カーボンブラック、磁性体などが挙げられる。また、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用いて調色されたものをブラック着色剤として利用することもできる。特に、トナーを懸濁重合法にて製造する場合、染料やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので、使用の際に注意を要する。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物などが挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214などが挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物などが挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19などが挙げられる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物などが挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66などが挙げられる。
これらの着色剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合、混合して用いてもよいし、固溶体の状態で用いてもよい。
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の観点から選択することが好ましい。
トナー粒子中の着色剤の含有量は、樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
また、本発明のトナーは、磁性体を含有させて、磁性トナーとすることも可能である。この場合、磁性体は着色剤の役割を兼ねることもできる。磁性体としては、例えば、
マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの酸化鉄;
鉄、コバルト、ニッケルなどの金属;
上記金属と、アルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムなどの金属との合金
などが挙げられる。
上記磁性体は、表面改質された磁性体が好ましい。懸濁重合法により磁性トナーを製造する場合には、重合阻害のない物質である表面改質剤により、疎水化処理を施したものが好ましい。このような表面改質剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤などが挙げられる。
磁性体の個数平均粒径は、2.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。
トナー粒子中の磁性体の含有量は、樹脂、または樹脂を生成する重合性単量体100質量部に対して20質量部以上200質量部以下であることが好ましく、40質量部以上150質量部以下であることがより好ましい。
トナー粒子には、ワックス(離型剤)を含有させることができる。
ワックスとしては、例えば、
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどの石油系ワックスおよびその誘導体;
モンタンワックスおよびその誘導体;
フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックスおよびその誘導体;
カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックスおよびその誘導体
などが挙げられる。誘導体としては、酸化物、ビニル系単量体とのブロック共重合物、グラフト変性物などが挙げられる。また、その他のワックスとして、例えば、
高級脂肪族アルコール;
ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸;
酸アミドワックス;
エステルワックス;
硬化ヒマシ油およびその誘導体;
植物系ワックス;
動物性ワックスなども挙げられる。これらのワックスの中でも、離型性に優れるという観点から、エステルワックスおよび炭化水素ワックスが好ましい。さらには、トータルの炭素数が同一の化合物が50質量%以上95質量%以下含有されている純度の高いワックスが、現像性の観点から好ましい。
トナー粒子中のワックスの含有量は、樹脂、または樹脂を生成する重合性単量体100質量部に対して1質量部以上40質量部以下であることが好ましく、3質量部以上25質量部以下であることがより好ましい。
ワックスの含有量が1質量部以上40質量部以下の場合には、トナーの加熱加圧時に適度なワックスのブリード性を持てることにより、高温時の耐巻きつき性が向上する。さらに、現像時や転写時にトナーがストレスを受けても、トナー粒子の表面へのワックスの露出が抑えられ、トナー粒子個々の均一な帯電性を得ることができる。
トナー粒子には、流動性の向上を目的として、無機微粒子が外添されていることが好ましい。
トナー粒子に外添する無機微粒子は、シリカ微粒子を含むことが好ましい。
無機微粒子の一次粒子の個数平均粒径は、4nm以上80nm以下であることが好ましい。無機微粒子の一次粒子の個数平均粒径が上記範囲にあることで、トナーの流動性が向上するとともに、トナーの保存安定性も良好になる。
無機微粒子の一次粒子の個数平均粒径は、次のようにして測定される。
一次粒子の個数平均粒径は、走査電子顕微鏡で観察し、視野中の100個の無機微粒子の粒子径を測定して平均粒子径を求める。
また、無機微粒子として、シリカ微粒子と、チタニア、アルミナまたはそれらの複酸化物の微粒子とを併用することができる。併用される無機微粒子としては、チタニア微粒子が好ましい。
シリカ微粒子としては、例えば、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ、ヒュームドシリカと称される乾式シリカ、水ガラスから製造される湿式シリカなどが挙げられる。シリカ微粒子としては、表面およびシリカの内部にあるシラノール基が少なく、また、製造残滓であるNaO、SO 2−が少ない乾式シリカが好ましい。また、乾式シリカは、製造工程において、例えば、塩化アルミニウム、塩化チタンなどの他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物とともに用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子を得ることも可能である。本発明において、シリカ微粒子には、それらも包含される。
無機微粒子は、トナーの流動性改良のほか、トナー粒子の摩擦帯電の均一化のためにも添加される。無機微粒子を疎水化処理することによって、トナーの摩擦帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上などの機能を付与することができるので、疎水化処理された無機微粒子を用いることが好ましい。トナー粒子に外添された無機微粒子が吸湿すると、トナーとしての摩擦帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じやすくなる。
無機微粒子の疎水化処理の処理剤としては、例えば、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。また、その他の有機ケイ素化合物、有機チタン化合物なども挙げられる。これらなどの処理剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
それらの中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粒子が好ましい。より好ましくは、無機微粒子をカップリング剤で疎水化処理するとともに、または、カップリング剤で疎水化処理した後に、シリコーンオイルにより処理した疎水化処理無機微粒子である。この疎水化処理無機微粒子は、高湿環境下でもトナー粒子の摩擦帯電量を高く維持することができ、選択現像性を低減できるという観点から好ましい。
トナー母粒子は、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、粉砕法などの製造方法で製造することができる。上記製造方法の中でも、懸濁重合法は、水とトナー母粒子の材料の極性のバランスを利用して、トナー母粒子の表面近傍のスチレンアクリル樹脂とポリエステル樹脂Aの存在状態を容易に制御することができるため好ましい。懸濁重合法は、トナーの帯電性を良好なものとすることができる。
以下に懸濁重合法によるトナー母粒子の製造方法について説明する。
懸濁重合法によってトナー母粒子を製造する場合、水系媒体中で、ポリエステル樹脂A、着色剤および重合性単量体を含有する重合性単量体組成物の粒子を形成(造粒)し、重合性単量体を重合させる。そして、重合性単量体を重合させて得られた粒子を濾過し、洗浄し、乾燥させてトナー母粒子を得ることができる。必要に応じて、重合後に蒸留を行い、残留している重合性単量体を除いてもよい。重合性単量体としては、上記のスチレン系単量体およびアクリル系単量体が用いられる。
重合性単量体を重合させる際に用いることのできる重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加するときに同時に加えてもよいし、水系媒体中で重合性単量体組成物の粒子を形成する直前に加えてもよい。また、重合性単量体組成物の粒子の形成直後かつ重合反応を開始する前に、重合性単量体または溶媒に溶解させた重合開始剤を加えてもよい。
重合開始剤としては、例えば、
2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;
ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチル−パーオキシピバレートなどの過酸化物系重合開始剤
などが挙げられる。重合開始剤の種類は、10時間半減期温度を参考に選定される。
これらの重合開始剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
これらの重合開始剤の使用量は、重合性単量体100.0質量部に対して3.0質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に選定され、単独または混合して使用される。
重合性単量体組成物を水系媒体中に分散させるための分散剤としては、無機系の分散安定剤および有機系の分散安定剤が挙げられる。
無機系の分散安定剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナなどが挙げられる。
有機系の分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンなどが挙げられる。
また、分散安定剤として、ノニオン型、アニオン型、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。
界面活性剤としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムなどが挙げられる。
これらの分散安定剤の中でも、無機系の難水溶性の分散安定剤が好ましい。また、酸に可溶性である難水溶性の無機分散安定剤がより好ましい。
また、分散安定剤の使用量は、重合性単量体100.0質量部に対して0.2質量部以上2.0質量部以下であることが好ましい。
また、水系媒体の使用量は、重合性単量体組成物100質量部に対して300質量部以上3000質量部以下の水を用いて調製されたものが好ましい。
難水溶性の無機分散安定剤が分散された水系媒体を調製する場合には、分散安定剤をそのまま水などの液媒体に分散させてもよい。また、細かい均一な粒度を有する分散安定剤の粒子を得るために、高速撹拌下、水などの液媒体中に難水溶性の無機分散安定剤の原料を加え、難水溶性の無機分散安定剤を生成させて、水系媒体を調製してもよい。例えば、難水溶性の無機分散安定剤の一種であるリン酸三カルシウムを分散安定剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することができる。
本発明のトナー母粒子の表面に樹脂粒子を固着させる方法としては、例えば、トナー母粒子と樹脂粒子を乾式で混合し、機械的処理によって固着させる方法が挙げられる。また、水系媒体中にトナー母粒子と樹脂粒子を分散させて、加熱したり凝集剤を添加したりする方法も挙げられる。トナー母粒子の表面に樹脂粒子を均一に固着させ、かつ、トナー母粒子間でのばらつきを抑えるために、水系媒体中で加熱することによりトナー母粒子の表面に樹脂粒子を固着させることが好ましい。
樹脂粒子の固着方法として、特に好ましい例を以下に説明する。
まず、懸濁重合法によってトナー母粒子を製造する。このとき、分散安定剤には、例えば、リン酸三カルシウムのようなトナー母粒子に対して極性が大きく異なる無機分散剤を使用する。そして、重合完了後もトナー母粒子の表面に付着した分散安定剤の除去は行わず、そのまま撹拌を続ける。
次いで、分散安定剤が付着した状態のトナー母粒子分散液に、酸価を有する樹脂粒子の水系分散体を添加する。これにより、トナー母粒子の表面に分散安定剤が介在した状態で、樹脂粒子が静電的に付着する。次いで、この分散液を、樹脂粒子のガラス転移温度以上になるまで加熱し、樹脂粒子をトナー母粒子の表面に固着(固定化)させる。
このとき、トナー母粒子間の凝集を抑制し、より製造安定性を高めるために分散安定剤を別途追加してもよい。また、少量の界面活性剤を添加することもできる。
樹脂粒子をトナー母粒子の表面に固着させた後は、トナー母粒子のガラス転移温度よりも低い温度で分散安定剤を除去する。分散安定剤を除去した後、濾過し、洗浄し、乾燥させてトナー粒子を得る。
本発明のトナー粒子に用いられる樹脂粒子の製造方法としては、例えば、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、転相乳化法などが挙げられる。これらの製造方法の中でも、転相乳化法は、小粒径かつ粒度分布の狭い樹脂粒子が容易に得られるため、好ましい。
転相乳化法による樹脂粒子分散液の製造方法を具体的に説明する。あらかじめ製造した樹脂を、該樹脂が溶解し得る有機溶剤に溶解させ、必要に応じて、界面活性剤、中和剤などを加え、攪拌しながら水系媒体と混合すると、上記樹脂の溶解液が転相乳化を起こして微小な粒子を形成する。有機溶剤は、転相乳化後に、加熱、減圧などの方法を用いて除去することができる。
以上のようにして、小粒径かつ粒度分布の狭い、安定した樹脂粒子の水系分散体を得ることができる。
樹脂粒子の材料としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂が挙げられる。
これらの樹脂は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。また、これらの樹脂を結晶化したものや、ハイブリッド化させたものを用いることもできる。さらに、樹脂の一部が変性されたものでもよく、帯電などの機能を持たせた樹脂を使用することもできる。
また、樹脂粒子を構成する樹脂には、樹脂粒子の水分散安定性や、トナーの帯電性の観点から、親水性官能基を含有させることが好ましい。親水性官能基としては、トナー粒子の製造安定性の観点から、カルボキシ基(カルボン酸基)、スルホ基(スルホン酸基)が好ましい。このときの樹脂の酸価は、樹脂粒子の分散安定性や、トナーの帯電安定性の観点から、5.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下であることが好ましい。5.0mgKOH/g以上であれば、樹脂粒子の水分散安定性が低下しにくく、凝集しにくくなる。また、分散安定剤への付着力が不足しにくく、トナー母粒子の表面に均一に固着しやすくなる。また、50.0mgKOH/g以下であれば、高湿環境下におけるトナーの帯電量変化が起きにくい。
以下、本発明における各物性の測定方法を記載する。
(トナー中の樹脂に対するスチレンアクリル樹脂及びポリエステル樹脂Aの含有割合の算出方法、およびポリエステル樹脂Aにおけるイソソルビドユニットの含有割合算出方法)
樹脂の含有割合、及び、イソソルビドユニットの含有割合の分析には、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計(以下、熱分解GC/MS)およびNMRを用いる。尚、本発明では、分子量1500以上の成分を測定の対象とする。分子量1500未満の領域は、ワックスの割合が高く、樹脂がほぼ含有されていない領域と思われるためである。
熱分解GC/MSでは、トナー中の樹脂全量の構成モノマーを決定し、各モノマーのピーク面積を求めることができるが、定量を行うには基準となる濃度既知のサンプルによるピーク強度の規格化が必要となる。一方、NMRでは構成モノマーの決定および定量を、濃度既知のサンプルを用いることなく求めることが可能である。そこで、状況に応じて、構成モノマーの決定には、NMRと熱分解GC/MSの両方のスペクトルを比較しながら行う。
具体的には、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%未満の場合、NMRの測定による定量を行う。
一方、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%以上存在した場合には、重水素化クロロホルム可溶分に対して、NMRおよび熱分解GC/MSの両方の測定を行い、重水素化クロロホルム不溶分に対して、熱分解GC/MSの測定を行う。この場合は、先ず重水素化クロロホルム可溶分のNMR測定を行い、構成モノマーの決定と定量を行う(定量結果1)。次いで、重水素化クロロホルム可溶分に対して、熱分解GC/MS測定を行い、各構成モノマーに帰属されるピークのピーク面積を求める。NMR測定で得られた定量結果1を用いて、各構成モノマーの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係を求める。次いで、重水素化クロロホルム不溶分の熱分解GC/MS測定を行い、各構成モノマーに帰属されるピークのピーク面積を求める。重水素化クロロホルム可溶分の測定で得られた各構成モノマーの量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係から、重水素化クロロホルム不溶分における構成モノマーの定量を行う(定量結果2)。そして、定量結果1と定量結果2とを合わせて、最終的な各構成モノマーの定量結果となる。
具体的には、以下の操作を行う。
(1)トナー500mgを30mLのガラス製サンプル瓶に精秤し、重水素化クロロホルムを10mL加えた後、蓋をし、超音波分散機によって1時間分散し溶解させる。次いで、0.4μm径のメンブランフィルターによりろ過を行い、ろ液を回収する。この際、重水素化クロロホルム不溶分は、メンブランフィルター上に残存する。
(2)ろ液のうち3mLを分取高効率液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、フラクションコレクターにより分子量1500未満を除き、分子量1500未満の成分が除かれた樹脂溶液を回収する。ロータリーエバポレーターを用いて回収した溶液からクロロホルムを除去し、樹脂を得る。なお、分子量1500未満については、分子量が既知のポリスチレン樹脂の測定をあらかじめ行い、溶出時間を求めておくことで決定しておく。
(3)得られた樹脂20mgを、重水素化クロロホルム1mLに溶解させ、1H−NMR測定を行い、スチレンアクリル樹脂とポリエステル樹脂に使用される各構成モノマーについて、スペクトルを帰属し、定量値を求める。
(4)重水素クロロホルム不溶分の分析が必要であれば、熱分解GC/MSにて分析を行う。必要に応じて、メチル化などの誘導化処理を行う。
<NMRの測定条件>
ブルカー・バイオスピン(株)社製 Bruker AVANCE 500
測定核:1H
測定周波数:500.1MHz
積算回数:16回
測定温度:室温
<熱分解GC/MSの測定条件>
熱分解装置:日本分析工業(株)社製 TPS−700
熱分解温度:400℃〜600℃での適正値、本件では590℃
GC/MS装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製 ISQ
カラム:「HP5−MS」(アジレント/19091S−433)、長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm
GC/MS条件
注入口条件:
InletTemp:250℃、
SplitFlow:50mL/min
GC昇温条件:40℃(5min)→10℃/min(300℃)→300℃(20min)
マスレンジ:m/z=10〜550
(樹脂粒子の体積基準のD50)
樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、レーザー回折/散乱式粒径分布測定装置を用いて測定した。具体的には、JIS Z8825−1(2001年)に準じて測定した。測定装置としては、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(商品名:LA−920、(株)堀場製作所製)を用いた。測定条件の設定および測定データの解析は、LA−920に付属の専用ソフト(商品名:HORIBALA−920 for Windows(登録商標) WET(LA−920)Ver.2.02)を用いた。また、測定溶媒としては、あらかじめ不純固形物などを除去したイオン交換水を用いた。測定手順は、以下のとおりである。
(1)バッチ式セルホルダーをLA−920に取り付ける。
(2)所定量のイオン交換水をバッチ式セルに入れ、バッチ式セルをバッチ式セルホルダーにセットする。
(3)専用のスターラーチップを用いて、バッチ式セル内を撹拌する。
(4)「表示条件設定」画面の「屈折率」ボタンを押し、相対屈折率を樹脂粒子に対応した値に設定する。
(5)「表示条件設定」画面において、粒径基準を体積基準とする。
(6)1時間以上の暖気運転を行った後、光軸の調整、光軸の微調整、ブランク測定を行う。
(7)ガラス製の100.0mL平底ビーカーに樹脂粒子分散液を3mL入れる。さらに57mLのイオン交換水を入れて樹脂粒子分散液を希釈する。この中に分散剤として、「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。
(8)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension SystemTetora1 50」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2.0mL添加する。
(9)上記(7)のビーカーを上記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(10)60秒間超音波分散処理を継続する。また、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(11)上記(10)で調製した樹脂粒子分散液を、気泡が入らないように注意しながら直ちにバッチ式セルに少量ずつ添加して、タングステンランプの透過率が90%〜95%となるように調整する。そして、粒度分布の測定を行う。得られた体積基準の粒度分布のデータを元に、D50を算出する。
(トナー母粒子および樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)の測定方法)
トナー母粒子および樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)M−DSC(商品名:Q2000、TA−インストルメンツ社製)を用いて、以下の手順にて測定する。測定する試料(トナー母粒子、樹脂粒子を構成する樹脂)3mgを精秤する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲20〜200℃の間で、昇温速度1℃/分、常温常湿下で測定を行う。このときのモジュレーション振幅±0.5℃、周波数1/分で測定する。得られるリバーシングヒートフロー曲線からガラス転移温度(Tg)(℃)を計算する。Tgは、吸熱前後のベースラインと吸熱による曲線の接線との交点の中心値をTg(℃)として求めたものである。
次に、本発明のトナーを用いることができる画像形成方法について、図1および図2を用いて説明する。
実施例で用いられる画像形成方法を実行可能な画像形成装置の構成を図2に示す。
図2に示す画像形成装置は、電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンターである。図2は、タンデム型のカラーLBP(カラーレーザービームプリンター)の断面図を示す。
図2において、101(101a〜101d)は図示矢印方向(反時計方向)に所定のプロセススピードで回転するドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」とも表記する。)である。感光ドラム101a、101b、101c、101dは、順にカラー画像のイエロー(Y)成分、マゼンタ(M)成分、シアン(C)成分、ブラック(Bk)成分の形成それぞれを分担するものである。
以下、Y、M、C、Bkの各画像形成装置を、それぞれユニットa、ユニットb、ユニットc、ユニットdと表記する。
これらの感光ドラム101a〜101dは、不図示のドラムモーター(直流サーボモーター)によって回転駆動されるが、各感光ドラム101a〜101dにそれぞれ独立した駆動源を設けてもよい。なお、ドラムモーターの回転駆動は、不図示のDSP(デジタルシグナルプロセッサー)によって制御され、その他の制御は、不図示のCPUによって行われる。
また、静電吸着搬送ベルト109aは、駆動ローラー109b、固定ローラー109c、109eおよびテンションローラー109dに張架されており、駆動ローラー109bによって図示矢印方向に回転駆動され、記録媒体(紙など)Sを吸着して搬送する。
以下、4色のうち、ユニットa(イエロー)を例として説明する。
感光ドラム101aは、その回転過程で、帯電手段(一次帯電手段)102aにより所定の極性および電位に一様に帯電処理される。そして、感光ドラム101aに対してレーザービーム露光手段103aにより像露光光が照射され、感光ドラム101aの表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
次に、現像部104aのトナーによって静電潜像が現像され、トナー像が感光ドラム101aの表面に形成される。同様の工程が他の3色(マゼンタ(B)、シアン(C)およびブラック(Bk))についてもそれぞれ実施される。
4色のトナー像は、感光ドラム101a〜101dと静電吸着搬送ベルト109aとのニップ部において、記録媒体Sに順次転写される。108bは、所定のタイミングで記録媒体Sを搬送する給紙ローラーである。また、108cは、記録媒体Sを停止、再搬送するレジストローラー108cである。
記録媒体Sへのトナー像転写後の感光ドラム101a〜101dは、クリーニング手段106a、106b、106c、106dによって転写残トナーなどの残存付着物が除去され、繰り返し画像形成に供される。
4つの感光ドラム101a〜101dからトナー像が転写された記録媒体Sは、駆動ローラー109bによって静電吸着搬送ベルト109aの表面から分離されて、定着器110に送り込まれ、定着器110においてトナー像が定着される。その後、排出ローラー110cによって排出トレー113に排出される。尚、符号114、115及び116は排出ローラー、符号117は通紙ガイドである。
次に、図1に示す現像部の拡大図を用いて、非磁性一成分接触現像方式での画像形成方法の例を説明する。
図1において、現像ユニット13は、一成分現像剤としての非磁性トナー17を収容した現像剤容器23と、現像剤容器23内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム10と、対向設置されたトナー担持体14とを備えている。そして、感光ドラム10の表面の静電潜像を非磁性トナー17によって現像するようになっている。感光ドラム用の接触帯電部材11は感光ドラム10に当接している。接触帯電部材11のバイアスは電源12により印加されている。尚、符号25は、トナー撹拌部材であり、符号26は、トナー吹き出し防止シートである。
トナー担持体14は、上記開口部にて図1に示す右側略半周面を現像剤容器23内に突入し、左側略半周面を現像剤容器23外に露出して横設されている。この現像剤容器23外へ露出した面は、図1のように現像ユニット13の図1中左方に位置する感光ドラム10に当接している。
トナー担持体14は矢印B方向に回転駆動され、感光ドラム10の周速は50〜170mm/秒、トナー担持体14の周速は感光ドラム10の周速に対して1〜2倍の周速で回転させている。
トナー担持体14の上方位置には、規制部材16が規制部材支持板金24に支持されている。規制部材16は、ステンレス鋼(SUS)などの金属板、または、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどのゴム材料の板、または、バネ弾性を有するSUS、リン青銅などの金属薄板などを基体として有している。そして、基体のトナー担持体14への当接面側に接着されたゴム材料を有している。規制部材16の自由端側の先端近傍は、トナー担持体14の外周面に面接触にて当接するように設けられている。その当接方向としては、当接部に対して先端側がトナー担持体14の回転方向上流側に位置する、いわゆるカウンター方向になっている。規制部材16の一例としては、厚さ1.0mmの板状のウレタンゴムを規制部材支持板金24に接着した構成で、トナー担持体14に対する当接圧(線圧)を適宜設定したものである。当接圧は、20N/m以上300N/m以下であることが好ましい。当接圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を3枚当接部に挿入し、中央の1枚をばねばかりで引き抜いた値から換算する。規制部材16は、当接面側にゴム材料などを接着したものが、トナーとの付着性の面で、長期間の使用において規制部材へのトナーの融着を抑制できるため好ましい。また、規制部材16は、トナー担持体14に対する当接状態を、先端を当接させるエッジ当接とすることも可能である。エッジ当接とする場合は、トナー担持体との接点におけるトナー担持体の接線に対する規制部材の当接角を40度以下になるよう設定すると、トナーの層規制の点で好ましい。
トナー供給ローラー15は、規制部材16のトナー担持体14の表面との当接部に対してトナー担持体14の回転方向上流側に当接され、回転可能に支持されている。トナー供給ローラー15のトナー担持体14に対する当接幅としては、1mm以上8mm以下が好ましい。また、トナー担持体14に対して、その当接部において相対速度を持たせることが好ましい。尚、符号15aは、トナー供給ローラー軸である。
帯電ローラー29は、設置されていることが好ましい。帯電ローラー29は、NBR、シリコーンゴムなどの弾性体であり、抑圧部材30に取り付けられている。この抑圧部材30による帯電ローラー29のトナー担持体14への当接荷重は、0.49N以上4.9N以下に設定することが好ましい。帯電ローラー29の当接により、トナー担持体14上のトナー層は、細密充填されて均一にコートされる。規制部材16と帯電ローラー29との長手位置関係は、帯電ローラー29がトナー担持体14上の規制部材16当接全域を覆うことができるように配置されることが好ましい。
また、帯電ローラー29の駆動については、トナー担持体14との間では、従動または同周速であることが好適である。帯電ローラー29とトナー担持体14間に周速差がなければ、トナーコートが均一になりやすく、画像上にムラが発生しにくい。
帯電ローラー29に印加するバイアスは、電源27によってトナー担持体14と感光ドラム10の両者間に直流で(図1の電源27)印加されており、トナー担持体14上の非磁性トナー17は、帯電ローラー29より、放電によって電荷付与を受ける。
帯電ローラー29のバイアスは、非磁性トナーと同極性の放電開始電圧以上のバイアスであることが好ましく、トナー担持体14に対して1000V以上2000V以下の電位差が生じるように設定されることが好ましい。
帯電ローラー29による帯電付与を受けた後、トナー担持体14上に形成されたトナー層は、感光ドラム10との対向部である現像部へ搬送される。
現像部において、トナー担持体14上に形成されたトナー層は、図1に示す電源27によってトナー担持体14と感光ドラム10の両者間に印加された直流バイアスにより、感光ドラム10の表面の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〈合成例1:樹脂粒子Aの分散液〉
(工程1:樹脂aの合成)
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に以下の単量体を仕込み、エステル化触媒としてテトラブトキシチタネート0.03質量部を添加し、窒素雰囲気下、220℃に昇温して、撹拌しながら5時間反応を行った。
ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加物 55.0質量部
エチレングリコール 7.0質量部
テレフタル酸 21.0質量部
イソフタル酸 18.0質量部
無水トリメリット酸 4.5質量部
次いで、反応容器内を5〜20mmHgに減圧しながら、さらに5時間反応を行い、樹脂aを得た。樹脂aの一部を抜き取り、ガラス転移温度Tg2と酸価を測定した。物性を表1に示す。
(工程2:樹脂粒子Aの分散液の作製)
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、得られた樹脂a100.0質量部とメチルエチルケトン45.0質量部、テトラヒドロフラン45.0質量部ジメチルアミノエタノール(DMAE)2.0質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(DBS)0.5質量部を仕込み、80℃に加熱して溶解した。
次いで、撹拌下、80℃のイオン交換水300.0質量部を添加して水分散させた後、得られた水分散体を蒸留装置に移し、留分温度が100℃に達するまで蒸留を行った。
冷却後、得られた水分散体にイオン交換水を加え、分散液中の樹脂濃度が20質量%になるように調整した。これを樹脂粒子Aの分散液とした。得られた樹脂粒子Aの物性を表1に示す。
〈合成例2〜7:樹脂粒子B〜Gの分散液〉
原材料の種類や使用量を表1に示すように変更した以外は、樹脂粒子Aの分散液の作製と同様にして、樹脂粒子B〜Gの分散液を作製した。得られた樹脂粒子B〜Gの物性を表1に示す。
〈合成例8:樹脂粒子Hの分散液〉
(工程1:樹脂hの合成)
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器にメチルエチルケトン100.0質量部を仕込み、窒素雰囲気下、温度80℃に昇温した。次いで、以下の単量体からなる混合物に重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート3.0質量部を添加し、撹拌しながら2時間かけて、上記反応容器に滴下した。
スチレン 96.0質量部
メチルメタクリレート 2.2質量部
メタクリル酸 1.8質量部
次いで、上記温度を保持しながら10時間重合反応を行い、冷却後、反応溶液をヘキサン中に滴下して再沈精製を行い、濾過し、乾燥させて樹脂hを得た。樹脂hの一部を抜き取りガラス転移温度Tg2と酸価を測定した。物性を表1に示す。
(工程2:樹脂粒子Hの分散液の作製)
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン150.0質量部を仕込み、上記樹脂h100.0質量部を加えて溶解した。
次いで、1モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液40.0質量部を加え、30分間撹拌を行った後、イオン交換水500.0質量部を添加して水分散させた。
得られた水分散体を減圧蒸留して脱溶剤し、イオン交換水を加えて分散液中の樹脂濃度が20質量%になるように調整した。これを、樹脂粒子Hの分散液とした。得られた樹脂粒子Hの物性を表1に示す。
〈合成例9:樹脂粒子Iの分散液〉
(工程1:樹脂iの合成)
攪拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した反応容器にキシレン200.0質量部を仕込み、窒素気流下で還流した。
次いで、
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 6.0質量部
スチレン 72.0質量部
2−エチルヘキシルアクリレート 18.0質量部
を混合し、上記反応容器に攪拌しながら滴下し10時間保持した。その後、蒸留を行って溶剤を留去し、減圧下40℃で乾燥させて樹脂iを得た。樹脂iの一部を抜き取りガラス転移温度Tg2と酸価を測定した。物性を表1に示す。
(工程2:樹脂粒子Iの分散液の作製)
1LのトールビーカーにTHF100.0質量部を投入し、撹拌しながら上記樹脂iの60.0質量部を少しずつ添加し溶解させた。そこへ、ジメチルアミノエタノール1.5質量部を添加し、混合した。撹拌を続けながら、イオン交換水180.0質量部を30分間かけて滴下して水分散させた。得られた水分散体を、エバポレータにてTHFを留去し、イオン交換水を加えて分散液中の樹脂濃度が20質量%になるように調整した。これを樹脂粒子Iの分散液とした。得られた樹脂粒子Iの物性を表1に示す。
Figure 0006478798
※樹脂100.0質量部に対しての質量部
TPA:テレフタル酸、IPA:イソフタル酸、TMA:無水トリメリット酸、BPA−PO:ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加物、EG:エチレングリコール、DMAE:ジエチルアミノエタノール、DBS:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
〈ポリエステル樹脂Aの製造例1〉
原材料(酸成分およびアルコール成分)を表2に示す仕込み量で混合した混合物100質量部と、
触媒としての、ジ(2−エチルヘキサン酸)スズ0.52質量部と
を、窒素導入管、脱水管、攪拌機および熱電対を装備した6リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で6時間かけて反応させた。さらに、210℃にて無水トリメリット酸を添加して、40mmHgの減圧下にて反応を行い、重量平均分子量(Mw)が12000になるまで反応を続けた。得られたポリエステル樹脂Aを樹脂(1)とする。樹脂(1)の組成分析を行った結果を表2に示す。また、得られた樹脂の酸価は表2のようになった。
ポリエステル樹脂Aの組成分析はH−NMRにより行った。具体的な測定方法は、以下のとおりである。
測定装置:FTNMR装置(商品名:JNM−EX400、日本電子(株)製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μ秒
周波数範囲:10500Hz
積算回数:64回
測定温度:30℃
試料50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて測定試料を調製した。当該測定試料を用いて上記条件にて測定した。
〈ポリエステル樹脂Aの製造例2〜8〉
酸成分とアルコール成分の仕込み量を表2のように変更した以外は、ポリエステル樹脂Aの製造例1と同様にして製造した。また樹脂(2)〜(8)の酸価も併せて表2に示す。
Figure 0006478798

※樹脂組成の表記は、アルコール成分のトータルモル数を100としたときのモル比(=個数比)を示す。
TPA:テレフタル酸、IPA:イソフタル酸、TMA:無水トリメリット酸、BPA(PO):ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物、BPA(EO):ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物
〈実施例1〉
(トナー母粒子の作製)
高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック(株)製)を備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850.0質量部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L−CaCl水溶液68.0質量部を添加し、難水溶性分散剤であるCa(POの微粒子を含む水系媒体を調製した。
また、以下の材料をプロペラ式攪拌装置にて100rpmで溶解させて溶解液を調製した。
スチレン 75.0質量部
n−ブチルアクリレート(アクリル酸n−ブチル) 25.0質量部
樹脂(1) 4.0質量部
次に、上記溶解液に以下の材料を添加した。
C.I.ピグメントブルー15:3 6.5質量部
最大吸熱ピークのピーク温度が77℃の炭化水素ワックス(商品名:HNP−51、日本精蝋(株)製) 9.0質量部
その後、混合液を温度60℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)にて、9000rpmにて攪拌し、溶解させ、分散させた。
これに、重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10.0質量部を溶解させ、重合性単量体組成物を調製した。
上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、温度60℃にてクレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間造粒(粒子の形成)を行った。
その後、プロペラ式攪拌装置に移して100rpmで攪拌しつつ、温度70℃で5時間反応(重合反応)させた後、温度80℃まで昇温し、さらに5時間反応を行った。
次に、イオン交換水を200.0質量部添加して、還流管を取り外し、蒸留装置を取り付けた。容器内の温度が100℃の蒸留を5時間行った。蒸留留分は700.0質量部であった。30℃まで冷却し、重合体スラリーを得た。イオン交換水を加えて分散液中の重合体粒子の濃度が20質量%になるように調整し、トナー母粒子(A)の分散液を得た。
得られたトナー母粒子(A)の分散液を少量抜き取り、10質量%塩酸を加え、pHを1.5に調整して2時間撹拌した後、イオン交換水で洗浄し、濾過し、乾燥させ、ガラス転移温度Tg1を測定した。
(樹脂粒子の固着)
還流冷却管、撹拌機、温度計を備えた反応容器に上記トナー母粒子(A)の分散液500.0質量部(固形分:100.0質量部)を入れた。そして、撹拌しながら、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を添加し、200rpmで15分間撹拌を行った。次いで、加熱用オイルバスを用いて樹脂粒子が付着したトナー母粒子(A)の分散液の温度を75℃(加熱温度)に保持し、1時間撹拌を続けた。その後、分散液を20℃まで冷却した後、pHが1.5になるまで10質量%塩酸を加え、2時間撹拌した。さらに、イオン交換水で洗浄した後、濾過し、乾燥させ、分級して、トナー粒子(A)を得た。尚、分散媒体、および樹脂粒子の観察によって、樹脂粒子のほぼ全量がトナー母粒子に固着していることが確認された。
上記トナー粒子(A)100.0質量部と、
流動性向上剤としての、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粒子(個数平均一次粒子径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0質量部と
をヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)に入れ、3000rpmで15分間混合してトナー(A)を得た。
〈実施例2〉
実施例1において、トナー母粒子の作製の際に、ピーク分子量(Mp)が3000のポリスチレン樹脂を80.0質量部添加した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(B)とする。
〈実施例3〉
実施例2において、ポリスチレン樹脂80.0質量部を、ビスフェノールA−プロピレンオキシド2モル付加体とテレフタル酸(Mp:3500)とから得られたポリエステル樹脂80.0質量部に変更した以外は、実施例2と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(C)とする。
〈実施例4〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(2)に変更し、さらに樹脂(2)の添加量を1.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(D)とする。
〈実施例5〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(3)に変更し、さらに樹脂(3)の添加量を1.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(E)とする。
〈実施例6〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(2)に変更し、さらに樹脂(2)の添加量を60.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(F)とする。
〈実施例7〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(3)に変更し、さらに樹脂(3)の添加量を60.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(G)とする。
〈実施例8〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Aの分散液0.5質量部(固形分:0.1質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(H)とする。
〈実施例9〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Aの分散液25.0質量部(固形分:5.0質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(I)とする。
〈実施例10〉
実施例1において、樹脂(1)の代わりに樹脂(4)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(J)とする。
〈実施例11〉
実施例1において、樹脂(1)の代わりに樹脂(5)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(K)とする。
〈実施例12〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Bの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更し、加熱温度を75℃から60℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(L)とする。
〈実施例13〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Hの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更し、加熱温度を75℃から100℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(M)とする。
〈実施例14〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Cの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(N)とする。
〈実施例15〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Dの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(O)とする。
〈実施例16〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Eの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(P)とする。
〈実施例17〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Fの分散液10.0質量部(固形分:2.0質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(Q)とする。
〈実施例18〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Gの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(R)とする。
〈実施例19〉
実施例1において、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を樹脂粒子Iの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(S)とする。
〈実施例20〉
以下の手順に従って、溶解懸濁法によってトナーを製造した。
まず、以下の手順に従って、水系媒体と溶解液の調製を行い、トナーを作製した。
水660.0質量部、および、48.5質量%のドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液25.0質量部を混合し、混合物をTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)に入れ、10000rpmにて撹拌して水系媒体を調製した。
また、以下の材料を酢酸エチル500質量部へ投入し、プロペラ式攪拌装置にて100rpmで溶解させて溶解液を調製した。
スチレンとn−ブチルアクリレートとの共重合体(共重合比:スチレン/n−ブチルアクリレート=75/25、Mp:17000) 100.0質量部
樹脂(1) 4.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 6.5質量部
最大吸熱ピークのピーク温度が77℃の炭化水素ワックス(商品名:HNP−51、日本精蝋(株)製) 9.0質量部
次に、水系媒体150.0質量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用い、回転数12000rpmで攪拌し、これに、上記溶解液100質量部を添加し、10分間混合して乳化スラリーを調製した。
その後、脱気用配管、攪拌機および温度計をセットしたフラスコに、乳化スラリー100質量部を仕込み、攪拌周速20m/分間で攪拌しながら30℃にて12時間減圧下、脱溶剤し45℃で4時間熟成させて、脱溶剤スラリーとした。脱溶剤スラリーを減圧濾過した後、得られた濾過ケーキにイオン交換水300.0質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12000rpmにて10分間)した後、濾過した。得られた濾過ケーキを乾燥機にて45℃で48時間乾燥させ、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母粒子(T)を得た。得られたトナー母粒子(T)の一部を抜き取り、ガラス転移温度Tg1を測定した。
高速撹拌装置(商品名:クレアミックス、エム・テクニック(株)製)を備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850.0質量部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L−CaCl水溶液68.0質量部を添加し、難水溶性分散剤であるCa(POの微粒子を含む水系媒体を調製した。
上記水系媒体中に上記トナー母粒子(T)250.0質量部を投入し、温度60℃にてクレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間分散した。イオン交換水を加えて分散液中のトナー母粒子濃度が20質量%になるように調整し、トナー母粒子(T)の分散液を得た。
還流冷却管、撹拌機、温度計を備えた反応容器に上記トナー母粒子(T)の分散液500.0質量部(固形分:100.0質量部)を入れた。そして、撹拌しながら、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を添加し、200rpmで15分間撹拌を行った。次いで、加熱用オイルバスを用いて樹脂粒子が付着したトナー母粒子分散液の温度を75℃(加熱温度)に保持し、1時間撹拌を続けた。その後、分散液を20℃まで冷却した後、pHが1.5になるまで10質量%塩酸を加え2時間撹拌した。さらに、イオン交換水で洗浄した後、濾過し、乾燥させ、分級して、トナー粒子(T)を得た。
上記トナー粒子(T)100.0質量部と、
流動性向上剤としての、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粒子(個数平均一次粒子径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0質量部と
をヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)に入れ、3000rpmで15分間混合してトナー(T)を得た。
〈実施例21〉
以下の手順に従って、乳化凝集法によってトナーを製造した。
[樹脂粒子分散液の調製]
スチレンとn−ブチルアクリレートの共重合体(共重合比:スチレン/n−ブチルアクリレート=75/25、Mp:17000) 100.0質量部
樹脂(1) 3.8質量部
をテトラヒドロフラン250質量部に溶解させた。このテトラヒドロフラン溶液を室温で撹拌しながらイオン交換水1000質量部を滴下した。この混合溶液を75℃に加温することによりテトラヒドロフランを除去し、平均粒径0.09μmの樹脂粒子分散液を得た。
[ワックス成分粒子分散液の調製]
最大吸熱ピークのピーク温度が77℃の炭化水素ワックス(商品名:HNP−51、日本精蝋(株)製) 9.0質量部
イオン交換水 50.0質量部
以上の材料を95℃に加熱して、ホモジナイザー(商品名:ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて分散した。その後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が0.51μmであるワックス成分を分散させてなるワックス成分粒子分散液を調製した。
[着色剤粒子分散液の調製]
C.I.ピグメントブルー15:3 6.5質量部
アニオン性界面活性剤(商品名:ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) 2.0質量部
イオン交換水 78.0質量部
以上の材料を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この着色剤粒子分散液における粒度分布を、粒度測定装置(商品名:LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定したところ、含まれる着色剤粒子の平均粒径は0.21μmであり、1μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
[混合液調製]
樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、ワックス成分粒子分散液の各全量を混合し、撹拌装置、冷却管、温度計を装着した5リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液を1mol/L−水酸化カリウムを用いてpH=5.2に調整した。
[凝集粒子形成]
この混合液に、凝集剤としての、10質量%塩化ナトリウム水溶液2.0質量部を滴下し、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら50℃まで加熱した。30分保持した後、55℃まで加温して、さらに30分保持した。
[融着工程]
その後、ここに15質量%ドデシルベンゼンスルホン酸塩水溶液70.0質量部をゆっくりと添加し、液温を80℃に加温し、5時間保持した。冷却後、濾過し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥させて、トナー母粒子(U)を得た。得られたトナー母粒子(U)の一部を抜き取り、ガラス転移温度Tg1を測定した。
高速撹拌装置(商品名:クレアミックス、エム・テクニック(株)製)を備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850.0質量部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L−CaCl水溶液68.0質量部を添加し、難水溶性分散剤であるCa(POの微粒子を含む水系媒体を調製した。
上記水系媒体中に上記トナー母粒子(U)250.0質量部を投入し、温度60℃にてクレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間分散した。イオン交換水を加えて分散液中のトナー母粒子濃度が20質量%になるように調整し、トナー母粒子(U)の分散液を得た。
還流冷却管、撹拌機、温度計を備えた反応容器に上記トナー母粒子(U)の分散液500.0質量部(固形分:100.0質量部)を入れた。そして、撹拌しながら、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を添加し、200rpmで15分間撹拌を行った。次いで、加熱用オイルバスを用いて樹脂粒子が付着したトナー母粒子分散液の温度を75℃(加熱温度)に保持し、1時間撹拌を続けた。その後、分散液を20℃まで冷却した後、pHが1.5になるまで10質量%塩酸を加え、2時間撹拌した。さらに、イオン交換水で洗浄した後、濾過し、乾燥させ、分級して、トナー粒子(U)を得た。
上記トナー粒子(U)100.0質量部と、
流動性向上剤としての、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粒子(個数平均一次粒子径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0質量部と
をヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)に入れ、3000rpmで15分間混合してトナー(U)を得た。
〈実施例22〉
以下の手順に従って、粉砕法によってトナーを製造した。
スチレンとn−ブチルアクリレートとの共重合体(共重合比:スチレン/n−ブチルアクリレート=75/25、Mp:17000) 100.0質量部
樹脂(1) 3.8質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 6.5質量部
最大吸熱ピークのピーク温度が77℃の炭化水素ワックス(商品名:HNP−51、日本精蝋(株)製) 9.0質量部
を溶融混練し、粉砕して、トナー母粒子(V)を得た。得られたトナー母粒子(V)の一部を抜き取り、ガラス転移温度Tg1を測定した。
高速撹拌装置(商品名:クレアミックス、エム・テクニック(株)製)を備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850.0質量部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L−CaCl水溶液68.0質量部を添加し、難水溶性分散剤であるCa(POの微粒子を含む水系媒体を調製した。
上記水系媒体中に上記トナー母粒子(V)250.0質量部を投入し、温度60℃にてクレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間分散した。イオン交換水を加えて分散液中のトナー母粒子濃度が20質量%になるように調整し、トナー母粒子(V)の分散液を得た。
還流冷却管、撹拌機、温度計を備えた反応容器に上記トナー母粒子(V)の分散液500.0質量部(固形分:100.0質量部)を入れた。そして、撹拌しながら、樹脂粒子Aの分散液2.5質量部(固形分:0.5質量部)を添加し、200rpmで15分間撹拌を行った。次いで、加熱用オイルバスを用いて樹脂粒子が付着したトナー母粒子分散液の温度を75℃(加熱温度)に保持し、1時間撹拌を続けた。その後、分散液を20℃まで冷却した後、pHが1.5になるまで10質量%塩酸を加え、2時間撹拌した。さらに、イオン交換水で洗浄した後、濾過し、乾燥させ、分級して、トナー粒子(V)を得た。
上記トナー粒子100.0質量部と、
流動性向上剤としての、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粒子(個数平均一次粒子径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0質量部と
をヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)に入れ、300rpmで15分間混合してトナー(V)を得た。
〈実施例23〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(8)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(W)とする。
〈比較例1〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(2)に変更し、さらに樹脂(2)の添加量を70.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(a)とする。
〈比較例2〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(3)に変更し、さらに樹脂(3)の添加量を70.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(b)とする。
〈比較例3〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(2)に変更し、さらに樹脂(2)の添加量を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(c)とする。
〈比較例4〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(3)に変更し、さらに樹脂(3)の添加量を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(d)とする。
〈比較例5〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(6)に変更し、さらに樹脂(6)の添加量を60.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(e)とする。
〈比較例6〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(6)に変更し、さらに樹脂(6)の添加量を1.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(f)とする。
〈比較例7〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(7)に変更し、さらに樹脂(7)の添加量を1.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(g)とする。
〈比較例8〉
実施例1において、樹脂(1)を樹脂(7)に変更し、さらに樹脂(7)の添加量を60.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(h)とする。
〈比較例9〉
実施例1において、樹脂(1)の添加量を8.0質量部に変更し、さらに、トナー母粒子の作製の際に、ポリスチレン樹脂(Mp:5000)を100.0質量部添加した以外は、実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(i)とする。
トナー母粒子(A)〜(W)および(a)〜(i)について、トナー中に含まれるポリエステル樹脂A(種類、含有割合)、スチレンアクリル樹脂(含有割合、ピーク分子量)およびガラス転移温度Tg1を表3に示す。
さらにトナー(A)〜(W)および(a)〜(i)について、樹脂粒子の固着条件を表4に示す。尚、分散媒体、および樹脂粒子の観察によって、いずれのトナー粒子においても、樹脂粒子のほぼ全量がトナー母粒子の表面に固着していることが確認された。
Figure 0006478798
「部」は「質量部」を意味する。
Figure 0006478798
「部」は「質量部」を意味する。
実施例1〜23および比較例1〜9で得られた各トナーについて、以下の方法に従って性能評価を行った。結果を表5にまとめて示す。
(画像濃度およびカブリの評価)
図1に示す一成分接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置(商品名:Satera LBP5300、キヤノン(株)製)において、現像剤容器にトナーを70g充填した。なお、転写紙(記録媒体)としては、75g/m紙(商品名:Xerox4200、ゼロックス社製)を用いた。
低温低湿(温度10℃、湿度15%RH)
常温常湿(温度23℃、湿度60%RH)
高温高湿(温度30℃、湿度85%RH)
の3環境下にて、図1に示す現像装置を、図2中のユニット104aに装着した。シアン単色モードにてプロセススピードを150mm/秒とした。転写紙上にトナー量の載り量が0.40mg/cmとなるようにベタ画像(画像印字率:4面積%)を連続的に5000枚出力して、1枚目と5000枚目の画像の画像濃度とカブリを測定した。
(画像濃度の測定方法)
ベタ部分の画像濃度により評価した。画像濃度の測定には、マクベス反射濃度計RD918(商品名)(マクベス社製)を用いて、濃度が0.00の白下地部分(非画像部)の出力画像に対する相対濃度を測定した。
(カブリの測定方法)
出力した画像の非画像部の反射率(%)を「REFLECTOMETER MODELTC−6DS」((有)東京電色製)で測定した。得られた反射率を、同様にして測定した未使用の用紙(標準紙)の反射率(%)から差し引いた数値(%)を用いて評価した。数値が小さいほど、カブリが抑制されていることになる。
3環境での画像濃度およびカブリの評価結果を表5に示す。表5中のLL、NN、HHはそれぞれ低温低湿、常温常湿、高温高湿を示す。表5中に表記してある数値は、1枚目/5000枚目の数値である。
(濃度ムラの評価(濃度均一性))
図1に示す一成分接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置(商品名:Satera LBP5300、キヤノン(株)製)において、現像剤容器にトナーを70g充填した。なお、転写紙(記録媒体)としては、75g/m紙(商品名:Xerox4200、ゼロックス社製)を用いた。
高温高湿(HH)(温度30℃、湿度85%RH)の環境下にて、図1に示す現像装置を、図2中のユニット104aに装着した。シアン単色モードにてプロセススピードを150mm/秒とした。転写紙上にトナー量の載り量が0.40mg/cmとなるようにベタ画像(画像印字率:4面積%)を連続的に5000枚出力した。
その後、上記画像形成装置の定着装置を取り出し、未定着画像を出力できるように改造を施した。
温度23℃、湿度50%RHの環境下で、トナーの載り量が0.7mg/cmとなるようにベタ画像を未定着画像として出力した。画像領域は、左右のそれぞれ80mm、上下それぞれ10mmの余白となるように調整した。
次いで、上記画像形成装置から取り出した定着装置を、定着温度とプロセススピードが調節できるように改造し、定着温度を170℃、プロセススピードを160mm/秒の条件で、上記未定着画像を定着した。定着画像に関して、副走査方向に等間隔となるように10箇所、透過濃度を測定した。透過濃度の測定は、透過濃度計(商品名:TD−904、マクベス社製)を用いて行った。
濃度ムラの評価は、10箇所の透過濃度測定値の最大値と最小値の差分(ΔD)を算出した。評価結果を表5に示す。
Figure 0006478798

Claims (8)

  1. 樹脂および着色剤を含有するトナー母粒子と該トナー母粒子固着した樹脂粒子有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該樹脂が、スチレンアクリル樹脂およびポリエステル樹脂Aを含有し、
    該スチレンアクリル樹脂の含有割合が、該樹脂を基準として、50.0質量%以上であり、
    該ポリエステル樹脂Aの含有割合が、該樹脂を基準として、1.0質量%以上40.0質量%以下であり、
    該ポリエステル樹脂Aが、下記式(1)で示されるユニットを有し、
    下記式(1)で表されるユニットの割合が、該ポリエステル樹脂Aを構成する全てのユニットの数を基準として、0.10個数%以上30.00個数%以下であり、
    Figure 0006478798

    該樹脂粒子の該トナー母粒子に対する固着量が、該トナー母粒子100.0質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下であり、
    該トナー母粒子のガラス転移温度をTg1(℃)とし、該樹脂粒子のガラス転移温度をTg2(℃)としたとき、該Tg2が該Tg1よりも高
    とを特徴とするトナー。
  2. 前記ポリエステル樹脂Aの酸価が、0.5mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記樹脂粒子のガラス転移温度Tg2(℃)が、60.0℃以上105.0℃以下である請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記トナー母粒子のガラス転移温度Tg1(℃)が、50.0℃以上58.0℃以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
  5. 前記スチレンアクリル樹脂が、スチレンとアクリル酸ブチルとの共重合体である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
  6. 前記スチレンアクリル樹脂のピーク分子量(Mp)が、5000以上30000以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナー。
  7. 前記樹脂粒子は体積基準のメジアン径(D50)が、20nm以上200nm以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナーを製造するトナーの製造方法であって、
    該製造方法が、水系媒体中で、前記ポリエステル樹脂A、前記着色剤および重合性単量体を含有する重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体を重合させることによって、前記トナー母粒子をる工程を有し
    前記スチレンアクリル樹脂が、該重合性単量体から得られた樹脂である
    ことを特徴とするトナーの製造方法
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