JP6503753B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる静電潜像現像用トナーに関する。
従来、電子写真法によって可視画像を形成する電子写真画像形成方法において、紙などの転写媒体上に静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」とも称する。)によって形成されたトナー像を定着する方法としては、トナー像が形成された転写媒体を、加熱ローラーと加圧ローラーの間を通過させて定着する熱ローラー定着方式が広く利用されている。この熱ローラー定着方式における定着性、すなわち、紙などの転写媒体に対するトナーの接着性を確保するために、加熱ローラーには、高い熱容量が必要とされる。
しかし、近年、地球環境の温暖化防止対策の観点から、電子写真画像形成装置に対しても、省エネルギー化の要請が高まっており、そのため、特に熱ローラー定着方式を採用している電子写真画像形成装置においては、トナー画像の定着に必要とされる熱量を低減させる技術、すなわち定着温度を下げる技術が検討されている。トナーの定着温度を下げるためには、トナー母体粒子を構成する結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を下げることが必要である。しかしながら、結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を下げるため、結着樹脂のガラス転移点や分子量を下げるとトナーの耐熱保管性が劣る、あるいは高温オフセットという現象が発生するなど新たな問題が生じる。
この問題を解決する技術として、トナー母体粒子を構成する結着樹脂として、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを組み合わせて用いることによって、トナーの低温定着性を向上させる技術が提案されている。
一方、外添剤として、架橋によってゲル分率を高くした樹脂粒子を添加することにより、帯電性、現像性、転写性を向上させるという提案もなされている(特許文献1)。
特開2004−163612号公報
上述したように、トナー母体粒子を構成する結着樹脂として結晶性樹脂を非晶性樹脂と組み合わせて用いることで、低温定着性を改善することができる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、結晶性樹脂を併用することで画像強度が低下したり、カブリが発生したりするなど、安定した画像形成が難しいという問題があることが判明した。
本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、トナー母体粒子を構成する結着樹脂として結晶性樹脂と非晶性樹脂とが併用されてなる静電潜像現像用トナーにおいて、画像強度の低下やカブリの発生を抑制し、安定した画像形成を可能としうる手段を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った。その結果、いわゆるドメインマトリクス構造を有するトナー母体粒子に、所定の粒径を有するビニル系架橋樹脂粒子を外添剤粒子として組み合わせて用いてトナーを構成することで上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の一形態によれば、非晶性樹脂を含むマトリクス相中に結晶性樹脂を含むドメイン相が分散してなるドメインマトリクス構造を有するトナー母体粒子と、外添剤粒子とを含む静電潜像現像用トナーが提供される。そして、本形態に係るトナーでは、上記外添剤粒子が、個数平均粒径が30〜300nmであるビニル系架橋樹脂粒子を含む点に特徴がある。
本発明によれば、トナー母体粒子を構成する結着樹脂として結晶性樹脂と非晶性樹脂とが併用されてなる静電潜像現像用トナーにおいて、画像強度の低下やカブリの発生を抑制し、安定した画像形成を可能とする技術が提供される。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
<トナー>
本発明の一形態に係るトナーは、トナー母体粒子と外添剤粒子とを含むものである。そして、当該トナー母体粒子は、非晶性樹脂を含むマトリクス相中に結晶性樹脂を含むドメイン相が分散してなるドメインマトリクス構造を有するものである。また、当該外添剤粒子は、個数平均粒径が30〜300nmであるビニル系架橋樹脂粒子を含むものである。かような構成を有する本発明に係るトナーによれば、画像強度の低下やカブリの発生を抑制し、安定した画像形成を可能とすることができる。このような効果が発現するメカニズムについて完全には明らかではないが、以下のように推定している。
すなわち、従来のシリカ微粒子等の無機微粒子を外添剤粒子として用いた場合には、トナー界面においてこれらの無機微粒子が樹脂間に介在してしまい、樹脂−無機微粒子の接着性が低下する結果、画像強度が低下するものと考えられる。これに対し、本発明に係る構成とすることで、外添剤粒子として用いられるビニル系架橋樹脂粒子が結着樹脂である非晶性樹脂および結晶性樹脂との絡み合いを生じ、さらには架橋されていることにより、トナー界面の強度を向上させることができる。また、外添剤粒子のフィラー効果により、画像表面の硬度の向上も図られる。これらの結果、画像強度の低下の防止に寄与するものと考えられる。
また、従来のトナーでは、トナー母体粒子の界面や、トナー内で比較的強度の低い結晶性樹脂どうしが合一してしまい、強度が低下していることも考えられる。これに対し、本発明に係る構成とすることで、ビニル系架橋樹脂粒子の存在により、上述したような結晶性樹脂どうしの合一を抑制することもできる。また、ビニル系架橋樹脂粒子と結晶性樹脂との絡み合いも一部生じることから、ビニル系架橋樹脂粒子−結晶性樹脂の界面での接着性も高くなる。その結果、画像強度の低下の防止に寄与するものと考えられる。
さらに、従来のトナーでは、外添剤粒子の比重が大きいことに起因して、外添剤粒子が埋没してしまい、結着樹脂の微粒子等も埋没してしまう結果、耐久後の帯電性の低下が引き起こされていたものと考えられる。これに対し、本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子を外添剤粒子として用いることで、比重が比較的小さいことに加え、架橋によっても埋没が抑制される。さらにはビニル系架橋樹脂粒子自体も帯電性付与性能を有していることから、トナーの耐久後の帯電性の低下を防止でき、その結果、特に高温高湿環境下での耐久後であってもカブリの発生を効果的に抑制することができる。
以下、本発明に係るトナーの構成要素について、詳細に説明する。
(トナー母体粒子)
本発明に係るトナー母体粒子は、上述したドメインマトリクス構造を有するものであるが、その構成成分としては、少なくとも結着樹脂を含有し、必要に応じて、着色剤、磁性粉、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー構成成分を含有してもよい。また、本発明に係るトナー母体粒子は、水系媒体中で作製される湿式の製造方法(例えば、乳化凝集法など)により得られるものである。
〈結着樹脂(非晶性樹脂および結晶性樹脂)〉
本発明に係るトナー母体粒子は、結着樹脂(バインダー樹脂)として、非晶性樹脂および結晶性樹脂を含む。そして、トナー母体粒子は、上述したように非晶性樹脂を含むマトリクス相中に結晶性樹脂を含むドメイン相が分散してなるドメインマトリクス構造を有する
ここで、「ドメインマトリクス構造」とは、連続したマトリクス相中に、閉じた界面(相と相との境界)を有するドメイン相が存在している構造のものをいう。本発明に係るトナー母体粒子においては、非晶性樹脂中に結晶性樹脂が非相溶に導入された状態を示す。なお、この構造は、オスミウム染色したトナー母体粒子の断面を、透過型電子顕微鏡を用いて定法により観察することができる。また、ウルトラミクロトームで切片を切り出す場合においては、切片の厚さは100nmに設定する。また、ドメイン中に結晶性樹脂以外にワックス等が添加されていてもよい。
・非晶性樹脂
マトリクス相を構成する非晶性樹脂について特に制限はなく、本技術分野における従来公知の非晶性樹脂が用いられうるが、なかでも非晶性樹脂は非晶性のビニル系樹脂を含むことが好ましい。非晶性樹脂がビニル系樹脂を含むことで、外添剤粒子として添加されるビニル系架橋樹脂粒子との相互作用が生じ、結着樹脂と外添剤粒子との間の接着性がよりいっそう向上する結果、本発明の作用効果がよりいっそう顕著に発現しうる。「ビニル系樹脂」とは、少なくともビニル系単量体を用いた重合により得られる樹脂である。非晶性のビニル系樹脂として、具体的には、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂などが挙げられる。なかでも、非晶性のビニル系樹脂としては、スチレン系単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を用いて形成されるスチレンアクリル共重合体樹脂が好ましい。
非晶性のビニル系樹脂を形成するビニル系単量体としては、下記のものから選択される1種または2種以上が用いられうる。
(1)スチレン系単量体
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、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、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、p−n−ドデシルスチレンおよびこれらの誘導体など。
(2)(メタ)アクリル酸エステル系単量体
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルおよびこれらの誘導体など。
(3)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなど。
(4)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなど。
(5)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトンなど。
(6)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなど。
(7)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体など。
また、ビニル系単量体としては、例えばカルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基などのイオン性解離基を有する単量体を用いることが好ましい。具体的には、以下のものがある。
カルボキシ基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどが挙げられる。また、スルホン酸基を有する単量体としては、スチレンスルホン酸、アリルスルホコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。さらに、リン酸基を有する単量体としてはアシドホスホオキシエチルメタクリレートなどが挙げられる。
さらに、ビニル系単量体として、多官能性ビニル類を使用し、非晶性のビニル系樹脂を、架橋構造を有するものとすることもできる。多官能性ビニル類としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。
以上、非晶性樹脂の好ましい形態として、ビニル系樹脂について詳細に説明したが、非晶性樹脂として非晶性ポリエステル樹脂などが用いられてもよい。
非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、25〜60℃であることが好ましく、より好ましくは35〜55℃である。非晶性樹脂のガラス転移点が上記の範囲にあることにより、十分な低温定着性および耐熱保管性が両立して得られる。なお、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定される値である。測定手順としては、測定試料(非晶性樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行い、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点とする。
また、非晶性樹脂の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される分子量は、重量平均分子量(Mw)で10,000〜100,000であることが好ましい。本発明において、非晶性樹脂GPCによる分子量は、以下のようにして測定される値である。すなわち、装置「HLC−8120GPC」(東ソー社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−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(非晶性樹脂)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を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出される。検量線測定用のポリスチレンとしては10点用いる。
・結晶性樹脂
ドメイン相を構成する結晶性樹脂についても特に制限はなく、本技術分野における従来公知の非晶性樹脂が用いられうるが、なかでも結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。「結晶性ポリエステル樹脂」とは、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂のうち、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
多価カルボン酸とは、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物である。具体的には、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、n−ドデシルコハク酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、テトラダカンジオールなどの飽和脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸;およびこれらカルボン酸化合物の無水物、あるいは炭素数1〜3のアルキルエステルなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
多価アルコールとは、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物である。具体的には、例えば、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,7−へプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオールなどの脂肪族ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどの3価以上の多価アルコールなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)は、50〜95℃であることが好ましく、より好ましくは55〜85℃である。結晶性ポリエステル樹脂の融点が上記の範囲にあることにより、十分な低温定着性および優れた耐ホットオフセット性が得られる。なお、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、樹脂組成によって制御することができる。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、以下のようにして測定される値である。すなわち、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用い、昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/minで200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって測定されるものであり、この測定によって得られるDSC曲線に基づいて、第1昇温過程における結晶性ポリエステル樹脂に由来の吸熱ピークトップ温度を、融点(Tm)とするものである。測定手順としては、測定試料(結晶性ポリエステル樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ダイヤモンドDSCサンプルホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用する。
また、結晶性ポリエステル樹脂の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される分子量は、重量平均分子量(Mw)で5,000〜50,000、数平均分子量(Mn)で1,500〜25,000であることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂のGPCによって測定される分子量は、測定試料として結晶性ポリエステル樹脂を用いたことの他は上記と同様にして測定されるものである。
非晶性樹脂と結晶性樹脂との質量比(非晶性樹脂/結晶性樹脂)は97/3〜70/30であることが好ましく、より好ましくは95/5〜75/25である。質量比(非晶性樹脂/結晶性樹脂)が上記範囲にあることにより、ドメイン相を構成する結晶性樹脂が、形成されるべきトナー粒子の表面に露出せず、または、露出してもその量が極めて少なく、かつ、低温定着性を図ることができるだけの量の結晶性樹脂をトナー粒子に導入することができる。
ドメインを形成する結晶性樹脂は、ビニル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとが化学結合して形成された結晶性樹脂(以下、単に「ハイブリッド樹脂」とも称する。)を含むことが好ましい。この際、ビニル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとは、両反応性単量体を介して結合された結晶性樹脂であることが好ましい。なお、上記ポリエステル重合セグメントは結晶性ポリエステル樹脂から構成される。結晶性樹脂がハイブリッド樹脂を含むことで、外添剤粒子として添加されるビニル系架橋樹脂粒子との相互作用が生じ、結着樹脂と外添剤粒子との間の接着性がよりいっそう向上する結果、本発明の作用効果がよりいっそう顕著に発現しうる。
・ビニル系重合セグメント
ハイブリッド樹脂を構成するビニル系重合セグメントは、ビニル系単量体を重合して得られた樹脂から構成される。ここで、ビニル系単量体としては、ビニル系樹脂を構成する単量体として上述したものが同様に用いられうるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、ハイブリッド樹脂中におけるビニル系重合セグメントの含有量は、5〜30質量%の範囲内であることが好ましい。この範囲内であると、良好なドメインマトリクス構造が得られ、トナー画像の強度を高くすることができる。
・ポリエステル重合セグメント
ハイブリッド樹脂を構成するポリエステル重合セグメントは、多価カルボン酸と多価アルコールとを触媒の存在下で、重縮合反応を行うことにより製造された結晶性ポリエステル樹脂から構成される。ここで、多価カルボン酸および多価アルコールの具体的な種類については、上述した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
・両反応性単量体
「両反応性単量体」とは、ポリエステル重合セグメントとビニル系重合セグメントとを結合する単量体で、分子内に、ポリエステル重合セグメントを形成するヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基および第2級アミノ基から選択される基と、ビニル系重合セグメントを形成するエチレン性不飽和基との双方を有する単量体である。両反応性単量体は、好ましくはヒドロキシ基またはカルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。さらに好ましくは、カルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。すなわち、ビニル系カルボン酸であることが好ましい。
両反応性単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、等が挙げられ、さらにこれらのヒドロキシアルキル(炭素原子数1〜3個)のエステルであってもよいが、反応性の観点からアクリル酸、メタクリル酸またはフマル酸が好ましい。この両反応性単量体を介してポリエステル重合セグメントとビニル系重合セグメントとが結合される。
両反応性単量体の使用量は、トナーの低温定着性、耐高温オフセット性および耐久性を向上させる観点から、ビニル系重合セグメントを構成するビニル系単量体の総量100質量部に対して1〜10質量部が好ましく、4〜8質量部がより好ましい。
・ハイブリッド樹脂の製造方法
ハイブリッド樹脂を製造する方法としては、既存の一般的なスキームを使用することができる。代表的な方法としては、次の三つが挙げられる。
(1)ポリエステル重合セグメントを予め重合しておき、当該ポリエステル重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、ビニル系重合セグメントを形成するための芳香族系ビニル単量体および(メタ)アクリル酸エステル系単量体を反応させることにより、ハイブリッド樹脂を形成する方法。
(2)ビニル系重合セグメントを予め重合しておき、当該ビニル系重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、ポリエステル重合セグメントを形成するための多価カルボン酸および多価アルコールを反応させることにより、ポリエステル重合セグメントを形成する方法。
(3)ポリエステル重合セグメントおよびビニル系重合セグメントをそれぞれ予め重合しておき、これらに両反応性単量体を反応させることにより、両者を結合させる方法。
本発明においては、上記製造方法のうち、いずれも用いることができるが、好ましくは、上記(2)項の方法が好ましい。具体的には、ポリエステル重合セグメントを形成する多価カルボン酸および多価アルコール、並びにビニル系重合セグメントを形成するビニル系単量体および両反応性単量体を混合し、重合開始剤を加えてビニル系単量体と両反応性単量体を付加重合させてビニル系重合セグメントを形成した後、エステル化触媒を加えて、重縮合反応を行うことが好ましい。
ここで、ポリエステル重合セグメントを合成するための触媒としては、従来公知の種々の触媒を使用することができる。また、エステル化触媒としては、酸化ジブチルスズ、2−エチルヘキサン酸スズ(II)等のスズ化合物、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物等が挙げられ、エステル化助触媒としては、没食子酸等が挙げられる。
〈着色剤〉
本発明に係るトナーにおいて、トナー母体粒子が着色剤を含有するものとして構成される場合においては、着色剤はマトリクス相およびドメイン相のいずれに含有されていてもよいが、着色剤の分散性の観点から特にマトリクス相に含有されている方が好ましい。
カーボンブラックとしては、例えば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、ランプブラックなどが挙げられ、黒色酸化鉄としては、例えばマグネタイト、ヘマタイト、三酸化チタン鉄などが挙げられる。
染料としては、例えばC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、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、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95などが挙げられる。
顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同48:3、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同150、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、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156、同158、同180、同185、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントブルー15:3、同60などが挙げられる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。着色剤の含有割合は、トナー母体粒子中に1〜10質量%とされることが好ましく、より好ましくは2〜8質量%である。
〈離型剤(オフセット防止剤)〉
本発明に係るトナーにおいて、トナー母体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は、離型剤はマトリクス相およびドメイン相のいずれに含有されていてもよいが、定着時の離型剤の表面染み出しの観点から特にマトリクス相に含有されている方が好ましい。
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、およびベヘン酸ベヘネートなどのエステル系ワックスを好適に用いることができる。
具体的には、例えば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;マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス;パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス;ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス;カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス;エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
これらのうちでも、低温定着時の離型性の観点から、融点の低いもの、具体的には、融点が40〜90℃のものを用いることが好ましい。離型剤の含有割合は、トナー母体粒子中に1〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。
〈荷電制御剤〉
本発明に係るトナーにおいて、トナー母体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は、荷電制御剤はマトリクス相およびドメイン相のいずれに含有されていてもよいが、帯電制御剤の分散性の観点から特にマトリクス相に含有されている方が好ましい。
荷電制御剤の含有割合は、最終的に得られる結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜10質量部とされ、好ましくは0.5〜5質量部とされる。
(外添剤粒子)
本発明に係るトナーは、トナー母体粒子に加えて、外添剤粒子を含むものである。この外添剤粒子は、個数平均粒径30〜300nmであるビニル系架橋樹脂粒子を必須に含むものである。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子は、特に限定されないが、具体的には、架橋性ビニル単量体由来の構造単位を含む架橋樹脂から構成される粒子であることが好ましい。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子は、上述のように、ラジカル重合可能な架橋性ビニル単量体由来の構造単位を含む樹脂から構成される粒子であることが好ましく、その架橋形態は、例えば、複数あるラジカル重合性不飽和基のうち重合に関与しなかったラジカル重合性不飽和基による架橋や、その他反応性を有する官能基による架橋であってもよく、特に限定はされない。上記架橋性ビニル単量体は、特に限定はされないが、なかでも、ラジカル重合性不飽和基を複数有する架橋性ビニル単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、1,4−ジビニロキシブタン、ジビニルスルホン等のビニル化合物;ジアリルフタレートおよびその異性体、トリアリルイソシアヌレートおよびその誘導体、トリアリルトリメテート等のアリル化合物;エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(ポリ)オキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル化合物;などが挙げられる。なお、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」または「メタクリレート」を意味する。
同様に、上記架橋性ビニル単量体のなかでも、ラジカル重合性不飽和基以外の反応性を有する官能基を有する架橋性ビニル単量体としては、例えば、反応性を有する官能基としてエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオヒドロキシル基(−SH基)などを有するラジカル重合性ビニル単量体を挙げることができ、具体的には、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド等が好ましく挙げられる。これら架橋性ビニル単量体は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子中、上記架橋性ビニル単量体由来の構造単位の含有量としては、特に限定されないが、0.5〜100質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜90質量%、さらにより好ましくは5〜50質量%である。0.5質量%以上であれば、強度が高くなり、長期間にわたるスペーサー効果を得ることができる。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子においては、上記架橋性ビニル単量体由来の構造単位以外にも、ラジカル重合可能な非架橋性ビニル単量体由来の構造単位や、その他のラジカル重合性単量体由来の構造単位を含んでいてもよい。
上記非架橋性ビニル単量体としては、特に限定されないが、例えば、スチレン、p−(m−)メチルスチレン、p−(m−)エチルスチレン、p−(m−)クロロスチレン、p−(m−)クロロメチルスチレン、スチレンスルホン酸、p−(m−)t−ブトキシスチレン、α−メチル−p−t−アミロキシスチレン、p−t−アミロキシスチレン等のスチレン系モノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸系モノマー;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;酢酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル系モノマー;(メタ)アクリロニトリル、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド;などが挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記その他のラジカル重合性単量体としては、特に限定はされないが、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する単量体類;メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコール成分を有する単量体類;などが挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ペンタンフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロアミル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート等のフッ素原子含有(メタ)アクリレート類;なども挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子中、上記非架橋性ビニル単量体由来の構造単位およびその他のラジカル重合性単量体由来の構造単位は、上記架橋性ビニル単量体由来の構造単位の含有割合の範囲外で含まれていればよい。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子の個数平均粒径は、30〜300nmであることが必須であり、好ましくは50〜200nmである。この平均粒径が30nm未満であると、結晶性樹脂の合一を抑制する効果が低く、また、スペーサー効果も低くなる結果、十分な画像強度を達成できず、また、カブリの発生も抑制することができない。また、この平均粒径が300nmを超えると、トナーからの脱離が多くなる結果、やはりカブリの発生を抑制することができないという問題がある。なお、本明細書において、ビニル系架橋樹脂粒子の個数平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)「JEM−7401F」(日本電子社製)を用いて、3万倍に拡大したトナー(現像剤流のトナーでは、有機微粒子がつぶれている可能性もあるため、ボトル中のトナー)のSEM写真をスキャナーにより取り込み、画像処理解析装置「LUZEX AP」(ニレコ社製)にて、当該SEM写真画像のビニル系架橋樹脂粒子について2値化処理し、ビニル系架橋樹脂粒子100個についての水平方向のフェレ径を算出し、その平均値を個数平均粒径とする。なお、このとき、EDSにより無機粒子と区別する必要がある。
ビニル系架橋樹脂粒子について、下記測定方法により測定される、真空乾燥した際に生じる沈殿物の量は、全量に対して20質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
(沈殿物の量の測定方法)
乾燥したビニル系架橋樹脂粒子約0.3gを試料として秤取し、30gのテトラヒドロフラン中に投入して60分間攪拌する。次に、遠心機「H−900」(コクサン社製)にて20000rpmで5分間、遠心分離処理を行う。その後、沈殿物を真空乾燥機で乾燥した後、その質量を測定する。
本発明に係るビニル系架橋樹脂粒子の製造方法は、架橋性ビニル単量体を含むラジカル重合性単量体をラジカル重合させる工程を含む。
上記ビニル系架橋樹脂粒子は、架橋性ビニル単量体を含むラジカル重合性単量体をラジカル重合させてなる粒子であり、架橋性ビニル単量体としては、上述した通りである。また、架橋性ビニル単量体を用いることによって架橋した樹脂粒子を得ることができるが、その架橋形態は、特に限定されるわけではなく、用いる架橋性ビニル単量体の種類により所望の架橋形態とすることができる。例えば、複数あるラジカル重合性不飽和基のうち重合に関与しなかったラジカル重合性不飽和基による架橋や、例えばヒドロキシ基の脱水縮合による架橋およびエポキシ基とアミノ基との反応による架橋等の他の反応性を有する官能基による架橋、などが挙げられる。
上記ビニル系架橋樹脂粒子の製造方法については特に制限はないが、例えば、乳化重合法(ソープフリーも含む)が挙げられる。乳化重合法は、具体的には、水等の媒体と、媒体に難溶なモノマーと乳化剤(界面活性剤)とを混合し、そこに上記媒体に溶解可能な重合開始剤(通常ラジカル発生剤)を加えて行う重合法である。
上述したビニル系架橋樹脂粒子の添加量は特に制限されないが、トナー母体粒子100質量%に対して、好ましくは0.05〜3.0質量%であり、より好ましくは0.25〜1.5質量%である。0.05質量%以上であれば、添加による効果を十分に発現させることができ、一方、3.0質量%以下であれば、過剰に添加されたビニル系架橋樹脂粒子によるキャリアの汚染が抑制され、耐久後の帯電量の低下を防止することができるため好ましい。
また、上述したビニル系架橋樹脂粒子のほか、従来公知の他の外添剤粒子が添加されてももちろんよい。かような外添剤粒子としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子などから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、光沢処理が行われていることが好ましい。ただし、本発明の作用効果を十分に発現させるという観点からは、外添剤粒子の総量に占める上記ビニル系架橋樹脂粒子の含有量は、好ましくは5〜100質量%であり、より好ましくは10〜80質量%である。
(トナーのガラス転移点)
本発明に係るトナーのガラス転移点(Tg)は、25〜65℃であることが好ましく、より好ましくは35〜55℃である。本発明のトナーのガラス転移点が上記の範囲にあることにより、十分な低温定着性および耐熱保管性が両立して得られる。トナーのガラス転移点は、測定試料としてトナーを用いたことの他は上記と同様にして測定されるものである。
(トナーの粒径)
本発明に係るトナーの平均粒径は、例えば体積基準のメジアン径で3〜8μmであることが好ましく、より好ましくは5〜8μmである。この平均粒径は、製造時において使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成などによって制御することができる。体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、1200dpiレベルの非常に微小なドット画像を忠実に再現することなどができる。トナーの体積基準のメジアン径は「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフト「SoftwareV3.51」を搭載したコンピューターシステム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、測定試料(トナー)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子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8%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100μmにし、測定範囲である2〜60μm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%の粒子径が体積基準のメジアン径とされる。
(トナーの平均円形度)
本発明に係るトナーにおいては、このトナーを構成する個々のトナー粒子について、帯電特性の安定性、低温定着性の観点から、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、0.950〜0.995であることがより好ましい。平均円形度が上記の範囲であることにより、個々のトナー粒子が破砕しにくくなって摩擦帯電付与部材の汚染が抑制されてトナーの帯電性が安定し、また、形成される画像において画質が高いものとなる。トナーの平均円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定した値である。具体的には、測定試料(トナー)を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3,000〜10,000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出した値である。HPF検出数が上記の範囲であれば、再現性が得られる。
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
<トナーの製造方法>
〈トナー母体粒子の製造方法〉
本発明に係るトナー母体粒子は、乳化凝集法で製造することができる。すなわち、例えばビニル系樹脂から構成される非晶性樹脂微粒子の水系分散液と、例えばハイブリッド樹脂から構成される結晶性樹脂微粒子の水系分散液と、着色剤微粒子の水系分散液とを混合し、それぞれの微粒子を凝集させ、次いで融着させることによって、ドメインマトリクス構造を有するトナー母体粒子とすることができる。
また、前記トナー母体粒子をコアとして、その表面にシェル層を設けることによって、コアシェル構造のトナー母体粒子とすることもできる。コアシェル構造とすることによって、耐熱保管性と低温定着性をさらに向上させることができる。なお、コアシェル型のものでは、コアにドメインマトリクス構造が存在することが好ましい。
本発明に係るトナー母体粒子を乳化凝集法によって製造する場合の、着色剤を含有するトナー母体粒子の製造例を具体的に示すと、
(1)水系媒体中で、非晶性樹脂微粒子の分散液を調製する工程
すなわち、水系媒体中において、例えばビニル系樹脂から構成される非晶性樹脂微粒子を重合により形成して、当該非晶性樹脂微粒子が分散された非晶性樹脂微粒子の水系分散液を調製する工程
(2)水系媒体中で、例えばハイブリッド樹脂から構成される結晶性樹脂微粒子の分散液を調製する工程
(3)水系媒体中で、着色剤微粒子の分散液を調製する工程
(4)前記非晶性樹脂微粒子の分散液と、前記結晶性樹脂微粒子の分散液と、前記着色剤微粒子の分散液とを混合し、当該非晶性樹脂微粒子と当該結晶性樹脂微粒子と当該着色剤微粒子とを凝集し、次いで融着する工程
(5)凝集・融着により得られた粒子を洗浄・乾燥する工程
を経てトナー母体粒子を形成することができる。
〈トナー粒子の製造方法〉
(外添剤添加工程)
外添剤添加工程は、乾燥処理したトナー母体粒子に外添剤粒子を添加、混合することにより、トナー粒子を調製する工程である。外添剤の添加方法としては、乾燥されたトナー母体粒子に外添剤を粉体で添加する乾式法が挙げられ、混合装置としては、ヘンシェルミキサーおよびコーヒーミルなどの機械式の混合装置が挙げられる。
<静電潜像現像用現像剤>
本発明に係るトナーは、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。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分散型キャリアなど用いてもよい。
キャリアの体積基準のメジアン径としては20〜100μmであることが好ましく、さらに好ましくは25〜80μmとされる。キャリアの体積基準のメジアン径は、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。
なお、本発明に係る「トナー」は、上述したように「トナー母体粒子」を含有する。「トナー母体粒子」は、外添剤の添加によって「トナー粒子」と称される。そして、「トナー」とは、「トナー粒子」の集合体のことをいう。
<電子写真画像形成方法>
本発明に係る静電潜像現像用現像剤は、電子写真方式の公知の種々の画像形成方法において用いることができる。例えば、モノクロの画像形成方法やフルカラーの画像形成方法に用いることができる。フルカラーの画像形成方法では、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各々に係る4種類のカラー現像装置と、一つの静電潜像担持体(「電子写真感光体」または単に「感光体」とも称する。)とにより構成される4サイクル方式の画像形成方法や、各色に係るカラー現像装置及び静電潜像担持体を有する画像形成ユニットを、それぞれ色別に搭載するタンデム方式の画像形成方法など、いずれの画像形成方法も用いることができる。
電子写真画像形成方法としては、具体的には、本発明に係る静電潜像現像用現像剤を使用して、例えば静電潜像担持体上に帯電装置にて帯電(帯電工程)し、像露光することにより静電的に形成された静電潜像(露光工程)を、現像装置において本発明に係る静電潜像現像用現像剤中のキャリアでトナーを帯電させて現像することにより顕像化させてトナー画像を得る(現像工程)。そして、このトナー画像を用紙に転写(転写工程)し、その後、用紙上に転写されたトナー画像を接触加熱方式の定着処理によって用紙に定着(定着工程)させることにより、可視画像が得られる。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。以下の実施例においては、特記しない限り、「部」および「%」はそれぞれ「質量部」および「質量%」を意味し、各操作は、室温(25℃)で行われる。なお、本発明は以下実施例に限定されるものではない。
(ビニル樹脂粒子1の調製)
温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管、攪拌器を装着したガラス製反応器に脱イオン水200部およびラウリル硫酸ナトリウム3部を仕込み、窒素ガスを通気しながら80〜85℃に加温し、撹拌下に過硫酸アンモニウム1部を添加し、さらに非架橋性単量体であるメチルメタクリレート40部およびスチレン40部、並びに架橋性単量体であるジビニルベンゼン20部からなる単量体混合物を1時間かけて滴下し、次いで1時間撹拌を続けた。このようにして得られたエマルジョンをスプレードライにより乾燥し、個数平均粒径100nmの粒子を得た。
(ビニル樹脂粒子2〜13の調製)
非架橋性単量体および架橋性単量体の種類および質量割合を下記の表1に示すように変更し、かつ、得られる粒子の個数平均粒径が下記の表1に示す値となるようにラウリル硫酸ナトリウムの量を調整したこと以外は、上述したビニル樹脂粒子1の調製と同様にして、ビニル樹脂粒子2〜13を調製した。
(非晶性樹脂微粒子分散液1の調製)
・第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4部をイオン交換水3000部に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10部をイオン交換水200部に溶解させたものを添加し、液温75℃とし、
・スチレン 584質量部
・アクリル酸n−ブチル 160質量部
・メタクリル酸 56質量部
からなる単量体混合物を1時間かけて滴下した後、75℃にて2時間加熱、撹拌しながら重合を行うことにより、樹脂微粒子〔b1〕の分散液を調製した。
・第2段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2部をイオン交換水3000部に溶解させた溶液を仕込み、内温を80℃に昇温させた。次いで、上記で得られた樹脂微粒子〔b1〕の分散液42部(固形分換算)およびマイクロクリスタリンワックス「HNP−0190」(日本精蝋社製)70部を、
・スチレン 239質量部
・アクリル酸n−ブチル 111質量部
・メタクリル酸 26質量部
・n−オクチルメルカプタン 3質量部
からなる単量体混合物に80℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック社製)を用いて1時間混合分散させることにより、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム5部をイオン交換水100部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を80℃にて1時間にわたって加熱撹拌して重合を行うことにより、樹脂微粒子〔b2〕の分散液を調製した。
・第3段重合
上記で得られた樹脂微粒子〔b2〕の分散液に、過硫酸カリウム10部をイオン交換水200部に溶解させた溶液を添加し、80℃の温度条件下に、
・スチレン 380質量部
・アクリル酸n−ブチル 132質量部
・メタクリル酸 39質量部
・n−オクチルメルカプタン 6質量部
からなる単量体混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却することにより、非晶性樹脂微粒子分散液1を調製した。
(非晶性樹脂微粒子分散液2の調製)
上記非晶性樹脂微粒子分散液1の調製において、第1段重合の単量体組成を
・スチレン 545質量部
・アクリル酸n−ブチル 199質量部
・メタクリル酸 56質量部
に変更し、第2段重合の単量体組成を
・スチレン 217質量部
・アクリル酸n−ブチル 133質量部
・メタクリル酸 26質量部
・n−オクチルメルカプタン 3質量部
に変更し、第3段重合の単量体組成を
・スチレン 349質量部
・アクリル酸n−ブチル 165質量部
・メタクリル酸 39質量部
・n−オクチルメルカプタン 6質量部
に変更した以外は同様にして、非晶性樹脂微粒子分散液2を調製した。
(非晶性樹脂微粒子分散液3の調製)
イオン交換水1390部に、過硫酸カリウム8.5部をイオン交換水200部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン292部、n−ブチルアクリレート86部、メタクリル酸42部、n−オクチルメルカプタン8.2部からなる単量体混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却することにより、非晶性樹脂微粒子分散液3を調製した。
(ポリエステル樹脂からなる非晶性樹脂4の合成)
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した容量10リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物500部、テレフタル酸117部、フマル酸82部およびエステル化触媒(オクチル酸スズ)2部を入れ、230℃で8時間縮重合反応させ、さらに、2kPaで2時間反応させ、160℃まで冷却して、ポリエステル樹脂からなる非晶性樹脂4を得た。
(非晶性樹脂微粒子分散液4の調製)
上記で得られた非晶性樹脂4100部を酢酸エチル400部に溶解させた。次いで、5.0%の水酸化ナトリウム水溶液25部を添加して、非晶性樹脂溶液を調製した。この非晶性樹脂溶液を、撹拌装置を有する容器へ投入して撹拌しながら、0.26%のラウリル硫酸ナトリウム水溶液638部を30分間かけて滴下混合した。ラウリル硫酸ナトリウム水溶液の滴下途中、反応容器内の液が白濁し、さらに、ラウリル硫酸ナトリウム水溶液を全量滴下後、非晶性樹脂微粒子を均一に分散させた乳化液が調製された。次いで、上記乳化液を40℃に加熱し、ダイヤフラム式真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用して、150hPaの減圧下で酢酸エチルを蒸留除去することにより、ポリエステル樹脂からなる非晶性樹脂微粒子が分散されてなる非晶性樹脂微粒子分散液4を得た。
(ポリエステル樹脂からなる結晶性樹脂1の合成)
多価カルボン酸化合物としてのセバシン酸(分子量202.25)220部、および多価アルコール化合物としての1,12−ドデカンジオール(分子量202.33)298部を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した反応容器に入れて160℃に加熱し、溶解させた。2−エチルヘキサン酸スズ(II)2.5部、没食子酸0.2部を加えて210℃に昇温し、8時間反応を行った。さらに8.3kPaにて1時間反応を行い、ポリエステル樹脂からなる結晶性樹脂1を得た。
得られた結晶性樹脂1について、前述のようにして示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」((株)パーキンエルマー社製)を用い、昇温速度10℃/minの条件でDSC曲線を得、吸熱ピークトップ温度を測定する手法によって融点(Tm)を測定したところ、82.8℃であった。また、GPC「HLC−8120GPC」(東ソー社製)によって前述のようにして分子量を測定したところ、標準スチレン換算のMwが28000であった。
(結晶性樹脂微粒子分散液1の調製)
非晶性樹脂4に代えて、上記で得られた結晶性樹脂1を用いたこと以外は、上記非晶性樹脂微粒子分散液4の調製と同様にして、結晶性樹脂微粒子分散液1を調製した。
(ハイブリッド樹脂からなる結晶性樹脂2の合成)
ポリエステル重合セグメントの材料の多価カルボン酸化合物としてのセバシン酸(分子量202.25)220部、および多価アルコール化合物としての1,12−ドデカンジオール(分子量202.33)298部を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した反応容器に入れて160℃に加熱し、溶解させた。一方、予め混合したビニル系重合セグメントの材料となる、スチレン46部、アクリル酸n−ブチル12部、ジクミルパーオキサイド4部および両反応性単量体としてアクリル酸3部の溶液を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。170℃に保持したまま1時間撹拌を続け、スチレン、アクリル酸n−ブチルおよびアクリル酸を重合させた後、2−エチルヘキサン酸スズ(II)2.5部、没食子酸0.2部を加えて210℃に昇温し、8時間反応を行った。さらに8.3kPaにて1時間反応を行い、ハイブリッド樹脂からなる結晶性樹脂2を得た。
(結晶性樹脂微粒子分散液2の調製)
非晶性樹脂4に代えて、上記で得られた結晶性樹脂2を用いたこと以外は、上記非晶性樹脂微粒子分散液4の調製と同様にして、結晶性樹脂微粒子分散液2を調製した。
(着色剤微粒子分散液〔Bk〕の調製)
ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム90部をイオン交換水1510部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330」(キャボット社製)400部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理を行うことにより、着色剤微粒子分散液〔Bk〕を調製した。
(実施例1:トナー1の作製)
〈凝集・融着工程〉
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂微粒子分散液1300部(固形分換算)、結晶性樹脂微粒子分散液1 60部(固形分換算)、イオン交換水1100部、および着色剤微粒子分散液〔Bk〕40部(固形分換算)を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム60部をイオン交換水60部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて85℃まで昇温し、85℃を保持したまま凝集し粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6μmになった時点で、塩化ナトリウム40部をイオン交換水160部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、熟成工程として液温80℃にて1時間にわたって加熱撹拌することにより粒子間の融着を進行させ、これによりトナー母体粒子1の分散液を調製した。
〈洗浄・乾燥工程〉
上記で調製したトナー母体粒子1の分散液を、バスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40+M」(松本機械(株)製)で固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで前記バスケット型遠心分離機で40℃のイオン交換水を用いて洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」((株)セイシン企業製)に移して水分量が0.5%となるまで乾燥することにより、トナー母体粒子1を作製した。
〈外添剤添加工程〉
トナー母体粒子1100部に、疎水性シリカ(体積基準のメジアン径=12nm)1部および疎水性チタニア(体積基準のメジアン径=20nm)0.3部、およびビニル樹脂粒子11部を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合することにより、トナー1を作製した。
(実施例2:トナー2の作製)
結晶性樹脂微粒子分散液1に代えて、結晶性樹脂微粒子分散液2を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー2を作製した。
(実施例3:トナー3の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子2を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー3を作製した。
(実施例4:トナー4の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子3を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー4を作製した。
(実施例5:トナー5の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子4を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー5を作製した。
(実施例6:トナー6の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子5を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー6を作製した。
(実施例7:トナー7の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子6を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー7を作製した。
(実施例8:トナー8の作製)
外添剤添加工程におけるビニル樹脂粒子1の添加量を0.04部としたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー8を作製した。
(実施例9:トナー9の作製)
外添剤添加工程におけるビニル樹脂粒子1の添加量を0.05部としたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー9を作製した。
(実施例10:トナー10の作製)
外添剤添加工程におけるビニル樹脂粒子1の添加量を3部としたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー10を作製した。
(実施例11:トナー11の作製)
外添剤添加工程におけるビニル樹脂粒子1の添加量を3.1部としたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー11を作製した
(実施例12:トナー12の作製)
〈凝集・融着工程〉
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂微粒子分散液2270部(固形分換算)、結晶性樹脂微粒子分散液1 60部(固形分換算)、イオン交換水1100部、および着色剤微粒子分散液〔Bk〕40部(固形分換算)を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム60部をイオン交換水60部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて85℃まで昇温し、85℃を保持したまま凝集し粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が5.5μmになった時点で、シェル材として非晶性樹脂微粒子分散液330部(固形分換算)を添加した。さらに、塩化マグネシウム・6水和物2部をイオン交換水2部に溶解した水溶液を10分間かけて添加し、粒子の体積基準のメジアン径が6μmになるまで撹拌を継続した。この時点で、塩化ナトリウム40部をイオン交換水160部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、熟成工程として液温80℃にて1時間にわたって加熱撹拌することにより粒子間の融着を進行させ、これによりトナー母体粒子12の分散液を得た。
〈洗浄・乾燥工程〉
上記で調製したトナー母体粒子1の分散液を、トナー1の作製と同様にして、固液分離した後に洗浄、乾燥して、コアシェル構造を有するトナー母体粒子12を作製した。
〈外添剤添加工程〉
トナー母体粒子12を用いたこと以外は、トナー1の作製と同様にして、トナー12を作製した。
(実施例13:トナー13の作製)
非晶性樹脂微粒子分散液1に代えて、非晶性樹脂微粒子分散液4を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー13を作製した。
(実施例14:トナー14の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子7を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー14を作製した。
(実施例15:トナー15の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子8を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー15を作製した。
(実施例16:トナー16の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子9を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー16を作製した。
(実施例17:トナー17の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子10を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー17を作製した。
(比較例1:トナー18の作製)
凝集・融着工程において、非晶性樹脂微粒子分散液1を用いなかったこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー18を作製した。
(比較例2:トナー19の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ゾルゲルシリカ(HMDS処理、疎水化度72%、個数平均粒径100nm)を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー19を作製した。
(比較例3:トナー20の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子11を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー20を作製した。
(比較例4:トナー21の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子12を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー21を作製した。
(比較例5:トナー22の作製)
ビニル樹脂粒子1に代えて、ビニル樹脂粒子13を用いたこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー22を作製した。
(比較例6:トナー23の作製)
非晶性樹脂微粒子分散液1に代えて、非晶性樹脂微粒子分散液4を用いたこと以外は、上述したトナー18の作製と同様にして、トナー23を作製した。
(比較例7:トナー24の作製)
外添剤添加工程において、ビニル樹脂粒子1を添加しなかったこと以外は、上述したトナー1の作製と同様にして、トナー24を作製した。
[トナーの評価]
(画像強度の評価)
上記で得られたトナー1〜24のそれぞれに、体積基準のメジアン径60μmのフェライトキャリアをトナー濃度が6質量%になるように混合して、現像剤1〜24を作製した。なお、キャリアとトナーとの混合にはV型混合機を用い、混合時間は30分間とした。
モノクロ複写機「bizhub PRO C1250」(コニカミノルタ社製)において、加熱ローラーの表面温度(定着温度)を100〜200℃の範囲で変更することができるように定着装置を改造したものを用い、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙上に、トナー付着量5mg/cmのべた画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を150℃として行った。その結果、トナー18についてのみオフセットが確認された。
また、上記評価サンプルについて、折り目定着性(強度)の指標として、用紙上の折り目におけるトナー画像の定着率を評価した。具体的には、トナーの定着画像を内面に向けて折り曲げたとき、折り曲げ部分におけるトナー剥がれの程度を定着率として評価した。測定方法は、べた画像部(画像濃度が0.8)を画像面を内側にして折り、折り目を3回指で擦った後、画像を開いて「JKワイパー」(日本製紙クレシア社製)で3回ふき取り、べた画像の折り目個所の折り曲げ前後の画像濃度から下記式により算出した値である。
定着率(%)={(折り曲げ後の画像濃度)/(折り曲げ前の画像濃度)}×100
なお、定着率が高いほど折り目定着性は良好である(すなわち、トナー画像の強度が高い)ことを意味し、ここでは60%以上を合格とした。ランク付けの基準は以下の通りであり、結果を下記の表2に示す。
折り目定着率90%以上:ランク5
折り目定着率75%以上90%未満:ランク4
折り目定着率60%以上75%未満:ランク3
折り目定着率30%以上60%未満:ランク2
折り目定着率30%未満:ランク1
(カブリ評価)
モノクロ複写機「bizhub PRO C1250」(コニカミノルタ社製)を用い、常温常湿環境下(温度23℃、湿度55%RH)において、印字率5%の文字画像をA4上質紙(80g/m)上に形成し、これを30万枚行った。印刷初期および30万枚印刷後に、それぞれ白ベタ画像をA4上質紙(80g/m)上に形成し、得られた印刷物についてカブリの評価を行った。
カブリの評価は、以下のように行った。まず、無印字のA4上質紙(80g/m)について、マクベス反射濃度計「RD−918」(グレタグマクベス社製)により20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均値を算出し、これを白紙濃度とした。次に、印刷初期および30万枚印刷後のそれぞれの白ベタ画像についても同様に、20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均値を算出し、この平均値から白紙濃度を差し引きした値をカブリ濃度差として評価した。カブリ濃度差が0.10未満で合格とした。結果を下記の表2に示す。
表2に示す結果から、本発明に係るトナーを用いてなる現像剤では、画像強度の低下やカブリの発生が抑制され、安定した画像形成が可能となることがわかる。

Claims (5)

  1. 非晶性樹脂を含むマトリクス相中に結晶性樹脂を含むドメイン相が分散してなるドメインマトリクス構造を有するトナー母体粒子と、
    外添剤粒子と、
    を含む静電潜像現像用トナーであって、
    前記非晶性樹脂がビニル系樹脂を含み、かつ、
    前記外添剤粒子が、個数平均粒径が30〜300nmであるビニル系架橋樹脂粒子を含むことを特徴とする、静電潜像現像用トナー。
  2. 前記結晶性樹脂が結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記結晶性樹脂が、ビニル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとが化学結合して形成された結晶性樹脂を含む、請求項1または2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記個数平均粒径が50〜200nmである、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
  5. 前記ビニル系架橋樹脂粒子の含有量が、前記トナー母体粒子100質量%に対して0.05〜3.0質量%である、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
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