JP7292973B2 - トナー - Google Patents
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Description
低温での定着を可能にするための手法としては、トナー中の結着樹脂のガラス転移点(Tg)を低下させることが挙げられる。しかしながら、Tgを低下させることは、トナーの耐熱保存性を低下させることにつながるため、この手法においては、トナーの低温定着性と耐熱保存性を両立させることは困難であるとされている。
そこで、トナーの低温定着性と耐熱保存性を両立させるために、結着樹脂として結晶性のビニル樹脂を使用する方法が検討されている。トナー用の結着樹脂として一般的に用いられる非晶性の樹脂は示差走査熱量計(DSC)測定において明確な吸熱ピークを示さないが、結晶性樹脂成分を含有する場合には、DSC測定における吸熱ピークが現れる。結晶性のビニル樹脂は、分子内の側鎖が規則的に配列することにより、融点まではほとんど軟化しないといった性質を有する。
また、融点を境に結晶が急激に融解し、それに伴った急激な粘度の低下が起こる。このため、シャープメルト性に優れ、低温定着性と耐熱保存性を両立する材料として注目されている。通常、結晶性のビニル樹脂は、主鎖骨格に長鎖のアルキル基を側鎖として有し、側鎖の長鎖アルキル基同士が結晶化することで、樹脂として結晶性を示す。
特許文献2では、長鎖のアルキル基を有する重合性単量体と、非晶性の重合性単量体を共重合した結晶性のビニル樹脂をコアに使用したトナーが提案されている。それにより、低温定着性と耐熱保存性の両立が図られるとしている。
特許文献2では、長鎖のアルキル基を有する重合性単量体の割合が高く、室温付近での弾性が低いため、耐久性に劣ることがわかった。また、高印字率の印刷を行うと定着器への巻きつきが起こりやすいことが分かった。その理由として、結晶性のビニル樹脂は一般に疎水性が高く、また分子量の小さい離型剤を使用しているため、結晶性のビニル樹脂に離型剤が溶け込んでしまい、定着時に離型性を発揮できなくなったためと推察される。また、離型剤が結晶性のビニル樹脂に溶け込むことで結晶性のビニル樹脂の結晶性が崩れるため、耐熱保存性が低下することがわかった。
以上のことから、低温定着性と耐熱保存性に優れ、かつ耐久性と離型性に優れたトナーの実現には更なる改善が求められる。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、低温定着性と耐熱保存性に優れ、かつ耐久性と離型性に優れたトナーを提供することにある。
結着樹脂及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体
を含有する組成物の重合体である重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該組成物中の該第一の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該組成物中の該第二の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一の重合性単量体のSP値をSP12(J/cm3)0.5とし、該第二の重合性単量体のSP値をSP22(J/cm3)0.5としたとき、SP12及びSP22が、下記式(2)を満足し、
0.60≦(SP22-SP12)≦15.00 ・・・(2)
該結着樹脂中の該重合体Aの含有量が、50.0質量%以上であり、
該離型剤の分子量が、1000以上である、
ことを特徴とするトナー。
また、本発明は結着樹脂及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニット、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニット
を有する重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該重合体A中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該重合体A中の該第二のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一のモノマーユニットのSP値をSP11(J/cm3)0.5とし、該第二のモノマーユニットのSP値をSP21(J/cm3)0.5としたとき、SP11及びSP21が、下記式(1)を満足し、
3.00≦(SP21-SP11)≦25.00 ・・・(1)
該結着樹脂中の該重合体Aの含有量が、50.0質量%以上であり、
該離型剤の分子量が、1000以上である、
ことを特徴とする。
本発明において、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを意味する。
本発明において、「モノマーユニット」とは、ポリマー中のビニル系モノマーが重合し
た主鎖中の、炭素―炭素結合1区間を1ユニットとする。ビニル系モノマーとは下記式(C)で表すことができる。
[式(C)中、RAは水素原子、又はアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基)を表し、RBは任意の置換基を表す。]
結晶性樹脂とは、示差走査熱量計(DSC)測定において明確な吸熱ピークを示す樹脂を指す。
そこで、この耐久性の低下を改善するため、他の単量体との共重合を行い、長鎖のアルキル基の割合を下げていくと、結晶性が極端に低下し、融点が低下する。それにより、耐熱保存性が低下しやすくなる。また、シャープメルト性が低下し、低温定着性が低下する。
本発明者らは、上記問題を解決するため、結着樹脂に使用する重合体における長鎖のアルキル基を有するモノマーユニットの種類、及び量、その他のモノマーユニットの種類、及び量、並びにそれらのモノマーユニットのSP値差、さらに離型剤の分子量について鋭意検討を行った結果、本発明を見出した。
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニット、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニット
を有する重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該重合体A中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該重合体A中の該第二のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一のモノマーユニットのSP値をSP11(J/cm3)0.5とし、該第二のモノマーユニットのSP値をSP21(J/cm3)0.5としたとき、下記式(1)を満足し、
該離型剤の分子量が、1000以上であることを特徴とする。
3.00≦(SP21-SP11)≦25.00 ・・・(1)
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体
を含有する組成物の重合体である重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該組成物中の該第一の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該組成物中の該第二の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一の重合性単量体のSP値をSP12(J/cm3)0.5とし、該第二の重合性単量体のSP値をSP22(J/cm3)0.5としたとき、下記式(2)を満足し、
該離型剤の分子量が、1000以上であることを特徴とする。
0.60≦(SP22-SP12)≦15.00 ・・・(2)
ここで、SP値とは、溶解度パラメータ(solubility parameter)の略であり、溶解性の指標となる値である。算出方法については後述する。
また、重合体Aは、該第一の重合性単量体のSP値をSP12(J/cm3)0.5とし、該第二の重合性単量体のSP値をSP22(J/cm3)0.5としたとき、下記式(2)を満足する。
3.00≦(SP21-SP11)≦25.00 (1)
0.60≦(SP22-SP12)≦15.00 (2)
本発明におけるSP値の単位は、(J/m3)0.5であるが、1(cal/cm3)0.5=2.045×103(J/m3)0.5によって(cal/cm3)0.5の単位に換算することができる。
該第一のモノマーユニットは、重合体に組み込まれ、該第一のモノマーユニット同士が集合することで結晶性を発現するが、通常の場合、他のモノマーユニットが組み込まれていると結晶化を阻害するため、重合体として結晶性を発現しにくくなる。この傾向は、重合体の一分子内にて該第一のモノマーユニットと該他のモノマーユニットがランダムに結合されていると顕著になる。
一方、本発明においては、SP22-SP12が上記式(2)の範囲となる重合性単量体を使用することで、重合時に該第一の重合性単量体と該第二の重合性単量体がランダム
に結合するのではなく、ある程度連続して結合できると考えられる。それにより、該重合体Aは、該第一のモノマーユニット同士が集合できるようになり、他のモノマーユニットが組み込まれていても結晶性を高めることが可能となることで、融点も維持できると考えられる。すなわち、重合体Aは第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニットを含む結晶性部位を有することが好ましい。また、重合体Aは、第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニットを含む非晶性部位を有することが好ましい。
また、SP21-SP11が上記式(1)の範囲にあることで、重合体Aにおいて該第一のモノマーユニットと該第二のモノマーユニットが相溶することなく明確な相分離状態を形成しうると考えられ、結晶性を低下させることなく、融点が維持されると考えられる。
同様に、SP21-SP11が3.00よりも小さいと、該重合体Aの融点が低下し、耐熱保存性が低下する。また、25.00よりも大きいと、該重合体Aの共重合性が劣ると考えられ、不均一化が生じ、低温定着性が低下する。SP21-SP11の下限は、4.00以上であることが好ましく、5.00以上であることがより好ましい。また上限は、20.00以下であることが好ましく、15.00以下であることがより好ましい。
SP11=(SP111×A+SP112×(100-A))/100
である。第一のモノマーユニットの要件を満たすモノマーユニットが3以上含まれる場合も同様に計算する。一方、SP12も同様に、それぞれの第一の重合性単量体のモル比率で算出した平均値を表す。
一方、第二の重合性単量体に由来するモノマーユニットは、上記方法で算出したSP11に対して式(1)を満たすSP21を有するモノマーユニット全てが該当する。同様に、第二の重合性単量体は、上記方法で算出したSP12に対して式(2)を満たすSP22を有する重合性単量体全てが該当する。
すなわち、該第二の重合性単量体が2種類以上の重合性単量体である場合、SP21はそれぞれの重合性単量体に由来するモノマーユニットのSP値を表し、SP21-SP11はそれぞれの第二の重合性単量体に由来するモノマーユニットに対して決定される。同様に、SP22はそれぞれの重合性単量体のSP値を表し、SP22-SP12はそれぞれの第二の重合性単量体に対して決定される。
また、重合体Aは、第一の重合性単量体、及び該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体を含有する組成物の重合体である。該組成物中の該第一の重合性単量体の含有割合は、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、5.0モル%~60.
0モル%であり、該組成物中の該第二の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%である。
重合体A中の第一のモノマーユニットの含有割合、及び該組成物中の第一の重合性単量体の含有割合は、好ましくは10.0モル%~60.0モル%であり、より好ましくは20.0モル%~40.0モル%である。
なお、重合体Aが、2種以上の炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマーユニットを有する場合、第一のモノマーユニットの含有割合は、それらの合計のモル比率を表す。また、重合体Aに用いる組成物が2種以上の炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含む場合も同様に、第一の重合性単量体の含有割合は、それらの合計のモル比率を表す。
該含有割合が20.0モル%よりも小さいと、重合体Aの弾性が低下し、トナーの耐久性が低下する。また、該含有割合が95.0モル%よりも大きいと、重合体Aのシャープメルト性が低下し、低温定着性が低下する。重合体A中の第二のモノマーユニットの含有割合、及び該組成物中の第二の重合性単量体の含有割合の好ましい範囲は、40.0モル%~95.0モル%であり、より好ましくは40.0モル%~70.0モル%である。
重合体Aにおいて、式(1)を満足する第二の重合性単量体に由来するモノマーユニットが2種類以上存在する場合、第二のモノマーユニットの割合は、それらの合計のモル比率を表す。また、重合体Aに用いる組成物が2種以上の第二の重合性単量体を含む場合も同様に、第二の重合性単量体の含有割合は、それらの合計のモル比率を表す。
炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコサニル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸リグノセリル、(メタ)アクリル酸セリル、(メタ)アクリル酸オクタコサ、(メタ)アクリル酸ミリシル、(メタ)アクリル酸ドドリアコンタ等]及び炭素数18~36の分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸2-デシルテトラデシル等]が挙げられる。
これらの内、トナーの保存安定性の観点から好ましくは炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、より好ましいのは炭素数18~30の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、さらに好ましいのは直鎖の(メタ)アクリル酸ステアリル及び(メタ)アクリル酸ベヘニルからなる群から選択される少なくとも一つである。
第一の重合性単量体は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
第二の重合性単量体は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
ニトリル基を有する単量体;例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
ヒドロキシ基を有する単量体;例えば、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル等。
アミド基を有する単量体;例えば、アクリルアミド、炭素数1~30のアミンとエチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)を公知の方法で反応させた単量体。
炭素数1~26のアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、t-ブチルアルコール、ペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、2-エチルヘキサノール、ノナノール、デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セタノール、ヘプタデカノール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、エライジルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール、リノレニルアルコール、ノナデシルアルコール、ヘンエイコサノール、ベヘニルアルコール、エルシルアルコール等)と、エチレン性不飽和結合を有する炭素数2~30のイソシアネート[2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2-(0-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル(メタ)アクリレート及び1,1-(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等]とを公知の方法で反応させた単量体等。
のイソシアネートとを公知の方法で反応させた単量体等。
カルボキシ基を有する単量体;例えば、メタクリル酸、アクリル酸、(メタ)アクリル酸-2-カルボキシエチル。
中でも、ニトリル基、アミド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、又はウレア基を有する単量体を使用することが好ましい。より好ましくは、ニトリル基、アミド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、及びウレア基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体である。これらを有することで、重合体Aの融点が高くなりやすく、耐熱保存性が向上しやすい。また室温付近の弾性が高まり、耐久性が向上しやすくなる。
第二の重合性単量体は、エチレン性不飽和結合を有することが好ましく、エチレン性不飽和結合を一つ有することがより好ましい。
また、第二の重合性単量体が、下記式(A)及び(B)からなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
R1は、ニトリル基(-C≡N)、
アミド基(-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基))、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基)、
ウレタン基(-NHCOOR12(R12は炭素数1~4のアルキル基))、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基))、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基)
である、
好ましくは、R1は、ニトリル基(-C≡N)、
アミド基(-C(=O)NHR10(R10は水素原子、若しくは炭素数1~4のアルキル基))、
ヒドロキシ基、
-COOR11(R11は炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のヒドロキシアルキル基)、
ウレア基(-NH-C(=O)-N(R13)2(R13はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基))、
-COO(CH2)2NHCOOR14(R14は炭素数1~4のアルキル基)、又は
-COO(CH2)2-NH-C(=O)-N(R15)2(R15はそれぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1~6(好ましくは1~4)のアルキル基)
である。
R2は、炭素数1~4のアルキル基であり、R3は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。)
重合体Aは、上述した該第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニット、該第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニットのモル比率を損ねない範囲で、上記式(1)又は式(2)の範囲に含まれない(すなわち、第一の重合性単量体、及び第二の重合性単量体とは異なる)第三の重合性単量体に由来する第三のモノマーユニットを含んでいてもよい。
第三の重合性単量体としては、上記第二の重合性単量体として例示した単量体のうち、上記式(1)又は式(2)を満たさない単量体を用いることができる。
また、以下の単量体も用いることが可能である。例えば、スチレン、o-メチルスチレン等のスチレン及びその誘導体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-t-ブチル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシルのような(メタ)アクリル酸エステル類。なお、これらの単量体が上記式(1)又は式(2)を満たす場合には、第二の重合性単量体として用いることができる。
第三の重合性単量体は、スチレン、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルからなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
離型剤の分子量が1000よりも小さいと、トナー粒子中にて重合体Aと相溶しやすくなり、定着時に染み出しにくくなることで、離型性が低下する。また、重合体Aと相溶することで、重合体Aの結晶性が低下し、融点が低下することで耐熱保存性が低下しやすくなる。
ここで、離型剤の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定におけるピーク分子量(Mp)を指す。測定方法については後述する。
離型剤の分子量は、好ましくは1500以上である。上限は特に制限されないが、離型性確保の観点から、好ましくは10000以下であり、より好ましくは5000以下である。
脂肪族炭化水素系ワックス:低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量オレフィン共重合体、フィッシャートロプシュワックス、又はこれらが酸化、酸付加さ
れたワックス。
また、脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックスも使用可能である。エステルワックスは、分子量の観点から、3官能以上のエステルワックスであることが好ましく、より好ましくは4官能以上のエステルワックスである。
3官能以上のエステルワックスは、例えば3官能以上の酸と長鎖直鎖飽和アルコールの縮合、又は3官能以上のアルコールと長鎖直鎖飽和脂肪酸の合成によって得られる。
グリセリン、トリメチロールプロパン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ソルビトール。また、これらの縮合物として、グリセリンの縮合したジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン及びデカグリセリン等のいわゆるポリグリセリン、トリメチロールプロパンの縮合したジトリメチロールプロパン、トリストリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールの縮合したジペンタエリスリトール及びトリスペンタエリスリトール等が挙げられる。
これらのうち、分岐構造をもつ構造が好ましく、ペンタエリスリトール、又はジペンタエリスリトールがより好ましく、特にジペンタエリスリトールが好ましい。
例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。カプロン酸、カプリル酸、オクチル酸、ノニル酸、デカン酸、ドデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸が挙げられる。ワックスの融点の面からミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸が好ましい。
例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールが挙げられる。ワックスの融点の面からミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールが好ましい。
トナー粒子中の離型剤の含有量は、好ましくは1.0質量%以上30.0質量%以下、より好ましくは2.0質量%以上25.0質量%以下である。トナー粒子中の離型剤の含有量が上記範囲にあることで、定着時の離型性が確保されやすくなる。1.0質量%以上であると、トナーの離型性が良好になる。30.0質量%以下であると、トナー粒子表面に離型剤が露出しにくく、耐熱保存性が良好になる。
離型剤の融点は、60℃以上120℃以下であることが好ましい。離型剤の融点が上記範囲にあることで、定着時に溶融してトナー粒子表面に染み出しやすく、離型性が発揮されやすくなる。より好ましくは70℃以上100℃以下である。融点が60℃以上である
と、トナー粒子表面に離型剤が露出しにくくなり、耐熱保存性が良好になる。一方、融点が120℃以下であると、定着時に適切に離型剤が溶融し、低温定着性や耐オフセット性が良好になる。
(SP3-SPw)≧1.00 ・・・(3)
SP3-SPwが式(3)を満足することで、該重合体Aと該離型剤がトナー中で相分離しやすくなる。また、該重合体Aよりも該離型剤の方が、極性が低い。その結果、定着時に離型剤が効果的にトナー粒子表面に染み出しやすくなり、離型性が向上しやすくなる。
SP3、SPwの算出方法は後述する。(SP3-SPw)は、好ましくは1.50以上である。一方、上限は特に制限されないが、好ましくは10.00以下であり、より好ましくは5.00以下である。
酸価が30.0mgKOH/g以下であると、重合体Aの結晶化を阻害しにくく、融点を適切に制御しやすい。該酸価の下限は特に制限されないが、好ましくは0mgKOH/g以上である。
重合体Aの融点は、使用する第一の重合性単量体の種類や量、第二の重合性単量体の種類や量などによって調整可能である。
ビニル系樹脂に使用可能な重合性単量体は、上述した第一の重合性単量体、第二の重合性単量体、第三の重合性単量体に使用可能な重合性単量体等が挙げられる。必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。
多価カルボン酸としては例えば以下の化合物が挙げられる。琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マロン酸、ドデセニルコハク酸のような二塩基酸、及びこれらの無水物又はこれらの低級アルキルエステル、並びに、マレイン
酸、フマル酸、イタコン酸及びシトラコン酸のような脂肪族不飽和ジカルボン酸。1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、及びこれらの無水物又はこれらの低級アルキルエステル。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、酸価や水酸基価の調整を目的として、必要に応じて酢酸及び安息香酸のような1価の酸、シクロヘキサノール及びベンジルアルコールのような1価のアルコールも使用することができる。
ポリエステル樹脂の製造方法については特に限定されないが、例えばエステル交換法や直接重縮合法を単独で又は組み合わせて用いることができる。
ジイソシアネート成分としては、以下のものが挙げられる。炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)が6以上20以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数2以上18以下の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4以上15以下の脂環式ジイソシアネート、及びこれらジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物。以下、「変性ジイソシアネート」ともいう。)、並びに、これらの2種以上の混合物。
また、脂肪族ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。エチレンジイソシアネート、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(HDI)及びドデカメチレンジイソシアネート。
また、脂環式ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート及びメチルシクロヘキシレンジイソシアネート。
また、ジイソシアネート成分に加えて、3官能以上のイソシアネート化合物を用いることもできる。
ポリウレタン樹脂に用いることのできるジオール成分としては、前述した該ポリエステル樹脂に用いることのできる2価のアルコールと同様のものを採用できる。
顔料、黒色着色剤としてのカーボンブラック、磁性粒子などが挙げられる。そのほかに従来トナーに用いられている着色剤を用いてもよい。
イエロー用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、155、168、180が好適に用いられる。
マゼンタ用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、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。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、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が好適に用いられる。
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
該着色剤の含有量は、好ましくは結着樹脂100.0質量部に対し、1.0質量部以上20.0質量部以下である。着色剤として磁性粒子を用いる場合、その含有量は結着樹脂100.0質量部に対し、40.0質量部以上150.0質量部以下であることが好ましい。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。
荷電制御剤として、トナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物が挙げられる。
トナーを正荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。ニグロシン、四級アンモニウム塩、高級脂肪酸の金属塩、ジオルガノスズボレート類、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
荷電制御剤の含有量は、トナー粒子100.0質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上20.0質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上10.0質量部以下である。
トナー粒子には無機微粒子を添加することが好ましい。トナー粒子に添加する無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子又はそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。無機微粒子の中でもシリカ微粒子及び酸化チタン微粒子が、流動性改良及び帯電均一化のために好ましい。
シリカ微粒子としては、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又はヒュームドシリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。なかでも、表面及びシリカ微粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2-
の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンのような金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって製造された、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子であってもよい。
シリカ微粒子の疎水化処理の処理剤としては、シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で又は併用して用いてもよい。
その中でも、シリコーンオイルにより処理されたシリカ微粒子が好ましい。
シリコーンオイルは重合体Aと相溶しやすく、再結晶化を阻害しやすいため、シリコーンオイルにより処理されたシリカ微粒子がトナー粒子表面に存在することで、定着画像の表面のトナーの再結晶化を阻害し、微小な凹凸が形成されにくくなる。従って、グロスの低下を抑制しやすくなる。
より具体的には、例えばジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α-メチルスチレン変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等が挙げられる。また、処理に用いられるシリコーンオイルの粘度は30mm2/s以上1200mm2/s以下であることが好ましく、70mm2/s以上800mm2/s以下であることがより好ましい。
シリコーンオイル処理の方法は、例えばシリカ微粒子とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサ等の混合機を用いて直接混合してもよいし、シリカ微粒子へシリコーンオイルを噴霧しながら撹拌する方法でもよい。あるいは適当な溶剤(好ましくは有機酸等でpH4に調整)にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、シリカ微粒子と混合し、溶剤を除去する方法でもよい。また、シリカ微粒子を反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながらアルコール水を添加し、シリコーンオイル系処理液を反応槽に導入して表面処理を行い、さらに加熱撹拌して溶剤を除去する方法でもよい。
シリカ微粒子の一次粒子の個数平均径は、5nm以上20nm以下であることが好ましい。上記範囲であることで、トナーの流動性を向上させやすくなる。
無機微粒子の含有量は、トナー粒子100.0質量部に対して、0.1質量部以上4.0質量部以下であることが好ましい。より好ましくは、0.2質量部以上3.5質量部以下である。
シリカ粒子は、上記シリカ微粒子と同様の製法で作製できるが、ゾルゲル法により製造されることが好ましい。ゾルゲル法とは、アルコキシシランを水が存在する有機溶媒中において、触媒により加水分解、縮合反応させて得られるシリカゾル懸濁液から、溶媒除去
、乾燥して、粒子化する方法である。このゾルゲル法により得られたシリカ粒子は、適度な粒径と粒度分布を有し、単分散かつ球形であるため、トナー粒子の表面に均一に分散させやすく、また、安定したスペーサー効果によってトナーの物理的付着力を小さくできる。
シリカ粒子には、上記シリカ微粒子と同様に、疎水化処理をすることが好ましい。
一次粒子の個数平均径が30nm以上500nm以下のシリカ粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部~2.0質量部であることが好ましい。
例えば、重合体Aを含む結着樹脂を生成する重合性単量体、離型剤及び必要に応じて着色剤などその他の添加剤を混合して重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を連続相(例えば、水系媒体(必要に応じて、分散安定剤を含有させてもよい。))中に加える。そして、連続相中(水系媒体中)で重合性単量体組成物の粒子を形成し、該粒子に含有される重合性単量体を重合させる。こうすることによって、トナー粒子を得ることができる。
<重合体A中の各種重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合の測定方法>
重合体A中の各種重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合の測定は、1H-NMRにより以下の条件にて行う。
・測定装置 :FT NMR装置 JNM-EX400(日本電子社製)
・測定周波数:400MHz
・パルス条件:5.0μs
・周波数範囲:10500Hz
・積算回数 :64回
・測定温度 :30℃
・試料 :測定試料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(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
得られた1H-NMRチャートより、第一の重合性単量体に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S1を算出する。
同様に、第二の重合性単量体に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークの中から、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S2を算出する。
さらに、第三の重合性単量体を使用している場合は、第三の重合性単量体に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークから、他に由来するモノマーユニットの構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S3を算出する。
第一の重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合は、上記積分値S1、S2及びS3を用いて、以下のようにして求める。なお、n1、n2、n3はそれぞれの部位について着眼したピークが帰属される構成要素における水素の数である。
第一の重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
同様に、第二の重合性単量体、第三の重合性単量体に由来するモノマーユニットの割合は以下のように求める。
第二の重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S2/n2)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
第三の重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合(モル%)=
{(S3/n3)/((S1/n1)+(S2/n2)+(S3/n3))}×100
なお、重合体Aにおいて、ビニル基以外の構成要素に水素原子が含まれない重合性単量体が使用されている場合は、13C-NMRを用いて測定原子核を13Cとし、シングルパルスモードにて測定を行い、1H-NMRにて同様にして算出する。
また、トナーが懸濁重合法によって製造される場合、離型剤やその他の樹脂のピークが重なり、独立したピークが観測されないことがある。それにより、重合体A中の各種重合性単量体に由来するモノマーユニットの含有割合が算出できない場合が生じる。その場合、離型剤やその他の樹脂を使用しないで同様の懸濁重合を行うことで、重合体A’を製造し、重合体A’を重合体Aとみなして分析することができる。
SP12、SP22及びSPwは、Fedorsによって提案された算出方法に従い、以下のようにして求める。
それぞれの重合性単量体又は離型剤について、分子構造中の原子又は原子団に対して、「polym.Eng.Sci.,14(2),147-154(1974)」に記載の表から蒸発エネルギー(Δei)(cal/mol)及びモル体積(Δvi)(cm3/mol)を求め、(4.184×ΣΔei/ΣΔvi)0.5をSP値(J/cm3)0.5とする。
なお、SP11、SP21は、該重合性単量体の二重結合が重合によって開裂した状態の分子構造の原子又は原子団に対して、上記と同様の算出方法によって算出する。
SP3は、該重合体Aを構成する重合性単量体に由来するモノマーユニットの蒸発エネルギー(Δei)及びモル体積(Δvi)をモノマーユニット毎に求め、各モノマーユニットの該重合体Aにおけるモル比(j)との積をそれぞれ算出し、各モノマーユニットの蒸発エネルギーの総和をモル体積の総和で割ることによって求め、下記式(4)より算出する。
SP3={4.184×(Σj×ΣΔei)/(Σj×ΣΔvi)}0.5 (4)
離型剤の分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。ゲルクロマトグラフ用のo-ジクロロベンゼンに、特級2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を濃度が0.10質量/体積%となるように添加し、室温で溶解する。
サンプルビンに離型剤と上記のBHTを添加したo-ジクロロベンゼンとを入れ、150℃に設定したホットプレート上で加熱し、離型剤を溶解する。離型剤が溶けたら、予め加熱しておいたフィルターユニットに入れ、本体に設置する。フィルターユニットを通過させたものをGPCサンプルとする。なお、サンプル溶液は、濃度が0.15質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
・装置:HLC-8121GPC/HT(東ソー社製)
・検出器:高温用RI
・カラム:TSKgel GMHHR-H HT 2連(東ソー社製)
・温度:135.0℃
・溶媒:ゲルクロマトグラフ用o-ジクロロベンゼン(BHT 0.10質量/体積%添
加)
・流速:1.0ml/min
・注入量:0.4ml
離型剤の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使
用する。
重合体AのTHF可溶分の分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
・装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
・カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
・溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
・流速:1.0ml/min
・オーブン温度:40.0℃
・試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
重合体A及び離型剤の融点は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料5mgを精秤し、アルミ製のパンの中に入れ、示差走査熱量測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。
1回目の昇温過程における最大吸熱ピークのピーク温度を、融点とする。
なお、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことである。
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。本発明における重合体Aの酸価はJIS K 0070-1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(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る。
特級水酸化カリウム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とする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。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する。該水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/L塩酸25mlを三角フラスコに取り、該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した該水酸化カリウム溶液の量から求める。該0.1モル/L塩酸
は、JIS K 8001-1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した重合体A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時間かけて溶解する。次いで、指示薬として該フェノールフタレイン溶液を数滴加え、該水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が30秒間続いたときとする。
(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う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
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:試料の質量(g)である。
シリカ微粒子及びシリカ粒子の一次粒子の個数平均径は、走査型電子顕微鏡S4700(日立製作所社製)を用いて観察を行い、粒子100個の長径を測定し、その平均値を一次粒子の個数平均径とした。
以下、実施例34は参考例34とする。参考例34は、出願当初明細書の実施例34であり、請求項1の範囲に整合させるように参考例としたものである。
メタノール50.0部を反応容器に仕込んだ。その後、撹拌下、40℃にてカレンズMOI[2-イソシアナトエチルメタクリレート](昭和電工株式会社)5.0部を滴下した。滴下終了後、40℃を維持しながら2時間撹拌を行った。その後、エバポレーターにて未反応のメタノールを除去することで、ウレタン基を有する単量体を調製した。
ジブチルアミン50.0部を反応容器に仕込んだ。その後、撹拌下、室温にてカレンズMOI[2-イソシアナトエチルメタクリレート]5.0部を滴下した。滴下終了後、2時間撹拌を行った。その後、エバポレーターにて未反応のジブチルアミンを除去することで、ウレア基を有する単量体を調製した。
還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、下記材料を投入した。
・トルエン 100.0部
・単量体組成物 100.0部
(単量体組成物は以下のアクリル酸ベヘニル・メタクリロニトリル・スチレンを以下に示す割合で混合したものとする)
・アクリル酸ベヘニル(第一の重合性単量体) 67.0部(28.9モル%)
・メタクリロニトリル(第二の重合性単量体) 22.0部(53.8モル%)
・スチレン(第三の重合性単量体) 11.0部(17.3モル%)
・重合開始剤 t-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)0.5部
上記反応容器内を200rpmで撹拌しながら、70℃に加熱して12時間重合反応を行い、単量体組成物の重合体がトルエンに溶解した溶解液を得た。続いて、上記溶解液を
25℃まで降温した後、1000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分をろ別し、更にメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して重合体A0を得た。重合体A0の重量平均分子量(Mw)は68,400、酸価は0.0mgKOH/g、融点は62℃であった。
上記重合体A0をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来のモノマーユニットが28.9モル%、メタクリロニトリル由来のモノマーユニットが53.8モル%、スチレン由来のモノマーユニットが17.3モル%含まれていた。
加熱乾燥した二口フラスコに、窒素を導入しながら以下の原料を仕込んだ。
・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
30.0部
・ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン
33.0部
・テレフタル酸 21.0部
・ドデセニルコハク酸 15.0部
・酸化ジブチルスズ 0.1部
減圧操作により系内を窒素置換した後、215℃にて5時間攪拌を行った。その後、攪拌を続けながら減圧下にて230℃まで徐々に昇温し、更に2時間保持した。粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させることで、非晶性ポリエステルである非晶性樹脂を合成した。非晶性樹脂のMnは5,200、Mwが23,000、Tgは55℃であった。
フュームドシリカ(商品名AEROSIL380S、BET法による比表面積380m2/g、一次粒子の個数平均径7nm、日本アエロジル株式会社製)100部に対し、10.0部のポリジメチルシロキサン(粘度=100mm2/s)を噴霧し、30分間撹拌を続けた。その後、撹拌しながら温度を300℃まで昇温させてさらに2時間撹拌し、シリカ微粒子1を調製した。
なお、上記ポリジメチルシロキサン処理を行わないシリカ微粒子を、シリカ微粒子2とした。
攪拌機、滴下ろうと及び温度計を備えた3Lのガラス製反応器に、メタノール542.7部、純水42.0部及び28質量%アンモニア水47.1部を入れて混合した。得られた溶液を35℃となるように調整し、攪拌しながらテトラメトキシシラン1100.0部及び5.4質量%アンモニア水395.2部を同時に添加し始めた。テトラメトキシシランは7時間かけて、アンモニア水は6時間かけて、それぞれを滴下した。
滴下が終了した後も、さらに0.2時間攪拌を継続して加水分解を行うことにより、球状ゾルゲルシリカ微粒子のメタノール-水分散液を得た。その後、この分散液を80℃、減圧下にて十分乾燥させることで、処理前シリカ粒子を得た。処理前シリカ粒子の一次粒子の個数平均径は、120nmであった。
続いて、処理前シリカ粒子、100.0部を反応容器に入れ、窒素雰囲気下、攪拌しながら5.0部のポリジメチルシロキサン(粘度=100mm2/s)を5.0部のノルマルヘキサンで希釈した溶液をスプレーした。その後、この混合物を300℃にて60分、窒素気流化で攪拌して乾燥し、冷却することで、シリカ粒子を得た。シリカ粒子の一次粒子の個数平均径は、120nmであった。
[懸濁重合法によるトナーの製造]
(トナー粒子1の製造)
・単量体組成物 100.0部
(単量体組成物は以下のアクリル酸ベヘニル・メタクリロニトリル・スチレンを以下に示す割合で混合したものとする)
・アクリル酸ベヘニル(第一の重合性単量体) 67.0部(28.9モル%)
・メタクリロニトリル(第二の重合性単量体) 22.0部(53.8モル%)
・スチレン(第三の重合性単量体) 11.0部(17.3モル%)
・ピグメントブルー15:3 6.5部
・ジーt-ブチルサリチル酸アルミニウム 1.0部
・離型剤1 10.0部
(離型剤1:エクセレックス30050B、分子量(Mp)2700、融点91℃、三井化学社製)
・トルエン 100.0部
からなる混合物を調製した。上記混合物をアトライター(日本コークス社製)に投入し、直径5mmのジルコニアビーズを用いて、200rpmで2時間分散することで原材料分散液を得た。
一方、高速撹拌装置ホモミクサー(プライミクス社製)および温度計を備えた容器に、イオン交換水735.0部とリン酸三ナトリウム(12水和物)16.0部を添加し、12000rpmで撹拌しながら60℃に昇温した。そこに、イオン交換水65.0部に塩化カルシウム(2水和物)9.0部を溶解した塩化カルシウム水溶液を投入し、60℃を保持しながら12000rpmで30分間撹拌した。そこに、10%塩酸を加えてpHを6.0に調整し、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
続いて、上記原材料分散液を撹拌装置および温度計を備えた容器に移し、100rpmで撹拌しながら60℃に昇温した。そこに、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)8.0部を添加して60℃を保持しながら100rpmで5分間撹拌した後、上記高速撹拌装置にて12000rpmで撹拌している水系媒体中に投入した。60℃を保持しながら上記高速撹拌装置にて12000rpmで20分間撹拌を継続し、造粒液を得た。
上記造粒液を還流冷却管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に移し、窒素雰囲気下において150rpmで撹拌しながら70℃に昇温した。70℃を保持しながら150rpmで10時間重合反応を行った。その後、反応容器から還流冷却管を外し、反応液を95℃に昇温した後、95℃を保持しながら150rpmで5時間撹拌することでトルエンを除去し、トナー粒子分散液を得た。
得られたトナー粒子分散液を150rpmで撹拌しながら20℃まで冷却した後、撹拌を保持したままpHが1.5になるまで希塩酸を加えて分散安定剤を溶解させた。固形分をろ別し、イオン交換水で充分に洗浄した後、40℃で24時間真空乾燥して、単量体組成物の重合体A1を含むトナー粒子1を得た。
また、上記トナー粒子1の製造方法において、ピグメントブルー15:3、ジーt-ブチルサリチル酸アルミニウム、離型剤1を使用しないようにする以外はすべて同様にして、重合体A1’を得た。重合体A1’の重量平均分子量(Mw)は56,000、酸価は0.0mgKOH/g、融点は62℃であった。重合体A1をNMRで分析したところ、アクリル酸ベヘニル由来のモノマーユニットが28.9モル%、メタクリロニトリル由来のモノマーユニットが53.8モル%、スチレン由来のモノマーユニットが17.3モル%含まれていた。上記重合体A1と重合体A1’は同様にして作製されているため、同等の物性を有していると判断した。
上記トナー粒子1に、外添を行った。トナー粒子1の100.0部に対し、シリカ微粒子1を1.8部、シリカ粒子0.3部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて5分間乾式混合して、トナー1を得た。得られたトナー1の物性を表2-1,2-2に、評価結
果を表7に示す。
実施例1において、使用する単量体組成物及び離型剤の種類及び添加量を、表1のように変更する以外はすべて同様にして、トナー粒子2~26、35、36を得た。なお、離型剤の種類は表4に示す。
さらに、実施例1と同様の外添を行い、トナー2~26、35,36を得た。物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
トナー粒子27の100.0部に対し、シリカ微粒子2を1.8部、シリカ粒子0.3部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて5分間乾式混合して、トナー27を得た。得られたトナー27の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
トナー粒子28の100.0部に対し、シリカ微粒子1を1.8部、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて5分間乾式混合して、トナー28を得た。得られたトナー28の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
トナー粒子35の100.0部に対し、シリカ微粒子1を1.8部、シリカ粒子0.3部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて5分間乾式混合して、トナー35を得た。得られたトナー35の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
[乳化凝集法によるトナーの作製]
(重合体分散液の調製)
・トルエン 300.0部
・重合体A0 100.0部
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700.0部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、ラウリン酸ナトリウム10.0部を加え90℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで攪拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い重合体微粒子の濃度20%の重合体分散液を得た。
重合体微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.40μmであった。
(離型剤分散液1の調製)
・離型剤1 100.0部
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 5.0部
・イオン交換水 395.0部
上記材料を秤量し、攪拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック製)へ循環させて分散処理を60分間行った。分散処理の条件は、以下のようにした。
・ローター外径3cm
・クリアランス0.3mm
・ローター回転数19000r/min
・スクリーン回転数19000r/min
分散処理後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数0r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、離型剤微粒子1の濃度20%の離型剤分散液1を得た。
離型剤微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.15μmであった。
(着色剤分散液1の調製)
・着色剤 50.0部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
・アニオン界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬製) 7.5部
・イオン交換水 442.5部
上記材料を秤量・混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて1時間分散して、着色剤を分散させてなる着色剤微粒子1の濃度10%の着色剤分散液1を得た。
着色剤微粒子1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.20μmであった。
(トナー29の製造)
・重合体分散液 500.0部
・離型剤分散液1 50.0部
・着色剤分散液1 80.0部
・イオン交換水 160.0部
前記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い
、適宜確認し、重量平均粒径(D4)が6.0μmである凝集粒子が形成されたところで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、攪拌を継続しながら、75℃まで加熱した。そして、75℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。
その後、50℃まで冷却し3時間保持することで重合体の結晶化を促進させた。
その後、25度まで冷却し、ろ過・固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、重量平均粒径(D4)が6.07μmのトナー粒子29を得た。
トナー粒子29に対し、実施例1と同様の外添を行い、トナー29を得た。トナー29の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
[溶解懸濁法によるトナーの作製]
(微粒子分散液1の調製)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683.0部、メタクリル酸エチレンオキシド(EO)付加物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)11.0部、スチレン130.0部、メタクリル酸138.0部、アクリル酸-n-ブチル184.0部、過硫酸アンモニウム1.0部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の懸濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。
さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30.0部を加え、75℃にて5時間熟成してビニル重合体の微粒子分散液1を得た。微粒子分散液1の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.15μmであった。
(着色剤分散液2の調製)
・C.I.ピグメントブルー15:3 100.0部
・酢酸エチル 150.0部
・ガラスビーズ(1mm) 200.0部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカーにて5時間分散を行い、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、着色剤分散液2を得た。着色剤分散液の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.20μmであった。
(離型剤分散液2の調製)
・離型剤1 20.0部
・酢酸エチル 80.0部
上記を密閉できる反応容器に投入し、80℃で加熱攪拌した。ついで、系内を50rpmで緩やかに攪拌しながら3時間かけて25℃にまで冷却し、乳白色の液体を得た。
この溶液を直径1mmのガラスビーズ30.0質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて3時間分散を行い、ナイロンメッシュでガラスビーズを取り除き、離型剤分散液2を得た。離型剤分散液2の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.23μmであった。
(油相の調製)
・重合体A0 100.0部
・酢酸エチル 85.0部
上記材料をビーカーに入れ、ディスパー(特殊機化社製)を用い3000rpmで1分間攪拌した。
・離型剤分散液2(固形分20%) 50.0部
・着色剤分散液2(固形分40%) 12.5部
・酢酸エチル 5.0部
さらに上記材料をビーカーに入れ、ディスパー(特殊機化社製)を用い6000rpmで3分間攪拌し、油相を調製した。
(水相の調製)
・微粒子分散液1 15.0部
・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(エレミノールMON7、三洋化成工業社製) 30.0部
・イオン交換水 955.0部
上記材料をビーカーに入れ、ディスパー(特殊機化社製)を用い3000rpmで3分間撹拌し、水相を調製した。
(トナー30の製造)
水相に油相を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて回転数10000rpmで10分間分散した。その後、30℃、50mmHgの減圧下にて30分間脱溶剤した。次いで、ろ過を行い、ろ別とイオン交換水への再分散の操作をスラリーの電導度が100μSとなるまで繰り返すことで、界面活性剤の除去を行い、ろ過ケーキを得た。
上記ろ過ケーキを真空乾燥した後、風力分級を実施することで、トナー粒子30を得た。
トナー粒子30に対し、実施例1と同様の外添を行い、トナー30を得た。トナー30の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
[粉砕法によるトナーの作製]
・重合体A0 100.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 6.5部
・離型剤1 2.0部
・荷電制御剤(T-77:保土ヶ谷化学社製) 2.0部
上記材料をFMミキサー(日本コークス工業(株)製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(池貝鉄工(株)製PCM-30型))によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業(株)製T-250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)7.0μmのトナー粒子31を得た。
トナー粒子31に対し、実施例1と同様の外添を行い、トナー31を得た。トナー31の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
(非晶性樹脂分散液の調製)
・トルエン 300.0部
・非晶性樹脂 100.0部
上記材料を秤量・混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700.0部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5.0部、ラウリン酸ナトリウム10.0部を加え90℃で加熱溶解させた。次いで前記のトルエン溶液と水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス(プライミクス製)を用いて7000rpmで攪拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い非晶性樹脂微粒子の濃度20%の非晶性樹脂分散液を得た。
非晶性樹脂微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)を動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)を用いて測定したところ、0.38μmであった。
トナー29の製造例における、分散液の使用量を表6のように変更する以外はすべて同様にして、トナー粒子32~34を得た。
また、トナー粒子32~34に対し、トナー29の製造例と同様の外添を行うことで、トナー32~34を得た。物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
実施例1において、使用する単量体組成物及び離型剤の種類及び添加量を、表1のように変更する以外はすべて同様にして、比較用トナー粒子1~6を得た。
さらに、実施例1において、使用する外添剤の種類及び添加量を、表5のように変更する以外はすべて同様にして、比較用トナー1~6を得た。
比較用トナー1~6の物性を表2-1,2-2に、評価結果を表7に示す。
<1>低温定着性
トナーが充填されたプロセスカートリッジを常温常湿(N/N)環境(23℃、60%RH)にて48時間放置した。定着器を外しても動作するように改造したLBP-7700Cを用いて、10mm×10mmの四角画像が転写紙全体に均等に9ポイント配列された画像パターンの未定着画像を出力した。転写紙上のトナー乗り量は、0.80mg/cm2とし、定着開始温度を評価した。なお、転写紙は、Fox River Bond(90g/m2)を使用した。
定着器は、LBP-7700Cの定着器を外部へ取り外し、レーザービームプリンター外でも動作するようにした外部定着器を用いた。なお、外部定着器は、定着温度を温度100℃から10℃刻みに上げて行き、プロセススピード:240mm/secの条件で定着を行った。
定着画像を50g/cm2の荷重をかけシルボン紙〔Lenz Cleaning Paper “dasper(R)”(Ozu Paper Co.Ltd)〕で擦った。そし
て、擦り前後の濃度低下率が20%以下になった温度を定着開始温度として、低温定着性を以下の基準で評価した。評価結果を表7に示す。
[評価基準]
A:定着開始温度が100℃
B:定着開始温度が110℃
C:定着開始温度が120℃
D:定着開始温度が130℃
E:定着開始温度が140℃以上
保存時の安定性を評価するために耐熱保存性の評価を実施した。6gのトナーを100mlの樹脂製カップに入れ、温度50℃、湿度20%環境下で10日放置した後、トナーの凝集度を以下のようにして測定し、下記の基準にて評価を行った。
測定装置としては、「パウダーテスター」(ホソカワミクロン社製)の振動台側面部分に、デジタル表示式振動計「デジバイブロMODEL 1332A」(昭和測器社製)を
接続したものを用いた。そして、パウダーテスターの振動台上に下から、目開き38μm(400メッシュ)の篩、目開き75μm(200メッシュ)の篩、目開き150μm(100メッシュ)の篩の順に重ねてセットした。測定は、23℃、60%RH環境下で、以下の様にして行った。
(1)デジタル表示式振動計の変位の値を0.60mm(peak-to-peak)になるように振動台の振動幅を予め調整した。
(2)上記のように10日放置したトナーを、予め23℃、60%RH環境下において24時間放置し、そのうちトナー5gを精秤し、最上段の目開き150μmの篩上に静かにのせた。
(3)篩を15秒間振動させた後、各篩上に残ったトナーの質量を測定して、下式に基づき凝集度を算出した。評価結果を表7に示す。
凝集度(%)={(目開き150μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100
+{(目開き75μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100×0.6
+{(目開き38μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100×0.2
評価基準は下記の通り。
A:凝集度が20%未満
B:凝集度が20%以上25%未満
C:凝集度が25%以上30%未満
D:凝集度が30%以上35%未満
E:凝集度が35%以上
評価機としては上記プリンターを用い、評価紙としては、GF-500(A4、坪量64.0g/m2、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を使用した。通紙方向は縦向きとした。通紙方向に評価紙の先端から1mm空けて幅100mm、通紙方向に直交する方向に幅200mmの、未定着画像を作製した。該未定着画像のトナー載り量は、1.2mg/cm2とした。
そして、上記定着器を用い、上記低温定着性の評価における定着開始温度から10℃刻みに上げていき、定着画像が定着ローラに巻きつくかどうか測定した。巻きつきが起こらない温度領域を以下の基準で評価した。
評価結果を表7に示す。
[評価基準]
A:巻きつきが起こらない温度領域が40℃以上
B:巻きつきが起こらない温度領域が30℃
C:巻きつきが起こらない温度領域が20℃
D:巻きつきが起こらない温度領域が10℃
E:全領域にて巻きつきが発生
市販のキヤノン製プリンターLBP9200Cを使用し、耐久性の評価を行った。LBP9200Cは、一成分接触現像を採用しており、トナー規制部材によって現像担持体上のトナー量を規制している。評価用カートリッジは、市販のカートリッジ中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、評価するトナーを260g充填したものを使用した。上記カートリッジを、シアンステーションに装着し、その他にはダミーカートリッジを装着することで評価を実施した。
23℃、60%RH環境下にて、Fox River Bond(90g/m2)を使用し、印字率が1%の画像を連続して出力した。1,000枚出力する毎にべた画像、及びハーフトーン画像を出力し、規制部材へのトナー融着に起因する縦スジ、いわゆる現像スジ発生の有無を目視で確認した。最終的に20,000枚の画像出力を行った。評価結果を表7に示す。
[評価基準]
A:20,000枚でも発生なし
B:20,000枚で発生
C:18,000枚又は19,000枚で発生
D:17,000枚以下で発生
上記評価<1>において評価された定着開始温度よりも20℃高い温度にて、上記評価<1>と同様の画像において、ハンディ光沢度計グロスメーターPG-3D(日本電色工業製)を用いて、光の入射角75°の条件にて画像の任意の点3カ所のグロス値を測定し、その平均値をグロス値とした。評価結果を表7に示す。
[評価基準]
A:グロス値が25以上
B:グロス値が20以上25未満
C:グロス値が15以上20未満
D:グロス値が15未満
Claims (16)
- 結着樹脂及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体
を含有する組成物の重合体である重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該組成物中の該第一の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該組成物中の該第二の重合性単量体の含有割合が、該組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一の重合性単量体のSP値をSP12(J/cm3)0.5とし、該第二の重合性単量体のSP値をSP22(J/cm3)0.5としたとき、SP12及びSP22が、下記式(2)を満足し、
0.60≦(SP22-SP12)≦15.00 ・・・(2)
該結着樹脂中の該重合体Aの含有量が、50.0質量%以上であり、
該離型剤の分子量が、1000以上である、
ことを特徴とするトナー。 - 前記組成物中の前記第一の重合性単量体の含有割合が、前記組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、5.0モル%~40.0モル%である、請求項1に記載のトナー。
- 前記組成物中の前記第二の重合性単量体の含有割合が、前記組成物中の全重合性単量体の総モル数を基準として、40.0モル%~95.0モル%である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 結着樹脂及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂が、
第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニット、及び
該第一の重合性単量体とは異なる第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニット
を有する重合体Aを含有し、
該第一の重合性単量体が、炭素数18~36のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つであり、
該重合体A中の該第一のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、5.0モル%~60.0モル%であり、
該重合体A中の該第二のモノマーユニットの含有割合が、該重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、20.0モル%~95.0モル%であり、
該第一のモノマーユニットのSP値をSP11(J/cm3)0.5とし、該第二のモノマーユニットのSP値をSP21(J/cm3)0.5としたとき、SP11及びSP21が、下記式(1)を満足し、
3.00≦(SP21-SP11)≦25.00 ・・・(1)
該結着樹脂中の該重合体Aの含有量が、50.0質量%以上であり、
該離型剤の分子量が、1000以上である、
ことを特徴とするトナー。 - 前記重合体A中の前記第一のモノマーユニットの含有割合が、前記重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、5.0モル%~40.0モル%である、請求項4に記載のトナー。
- 前記重合体A中の前記第二のモノマーユニットの含有割合が、前記重合体A中の全モノマーユニットの総モル数を基準として、40.0モル%~95.0モル%である、請求項4又は5に記載のトナー。
- 前記第一の重合性単量体が、炭素数18~36の直鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記重合体Aが、
前記第一の重合性単量体及び前記第二の重合性単量体、並びに前記第一の重合性単量体及び前記第二の重合性単量体とは異なる第三の重合性単量体を含有する組成物の重合体、或いは
前記第一の重合性単量体に由来する第一のモノマーユニット及び前記第二の重合性単量体に由来する第二のモノマーユニット、並びに前記第一の重合性単量体及び前記第二の重合性単量体とは異なる第三の重合性単量体に由来する第三のモノマーユニットを有する重合体
であり、
該第三の重合性単量体が、スチレンである、請求項1~8のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記離型剤の融点が、60℃以上120℃以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記重合体AのSP値をSP3(J/cm3)0.5とし、前記離型剤のSP値をSPW(J/cm3)0.5としたとき、SP3及びSPWが、下記式(3)を満足する、
(SP3-SPw)≧1.00 ・・・(3)
請求項1~10のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記トナー粒子が、前記離型剤として、脂肪族炭化水素系ワックスを含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーが、外添剤として、シリカ微粒子を有する、請求項1~12のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記シリカ微粒子が、シリコーンオイルで処理されている、請求項13に記載のトナー。
- 前記シリカ微粒子の一次粒子の個数平均径が、30nm以上500nm以下である、請求項13又は14に記載のトナー。
- 前記重合体Aが、ビニル重合体である、請求項1~15のいずれか一項に記載のトナー。
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