JP2016157107A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 優れた低温定着性と耐久性とを有し、かつ、着色力にも優れたトナーと提供する。【解決手段】 トナーが、結着樹脂、顔料、結晶性樹脂および非晶性樹脂を含有するトナー粒子を有し、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1が5%以上40%以下、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上60%以下であり、かつ、A1およびA2が式(1)を満たし、式(2)で示される相溶化度が70%以下であることを特徴とする。相溶化度(%)=(1−B1/B2)×100 (2)【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法、トナージェット法のような記録方法に用いられるトナー及びその製造方法に関する。
近年、電子写真方式を用いたレーザープリンターや複写機において、急速に印刷速度の高速化が進んでいる。そのため、より低温定着性および耐久性の優れたトナーが求められている。また、印刷物の高画質化が進んでおり、より着色力の優れたトナーが求められている。
トナーの低温定着性を改良するために、トナー粒子中に低温で溶融する結晶性樹脂を含有するトナーの検討がなされている。特許文献1には、トナー粒子が結晶性樹脂を含有し、トナー粒子の表層に結晶性樹脂を存在させた懸濁重合トナーが記載されている。特許文献2には、トナー粒子が結晶性樹脂と非晶性樹脂とを含有し、トナー粒子の表層に非晶性樹脂からなるシェルを有するトナーが記載されている。
特開2006−106727号公報 特開2014−178397号公報
特許文献1に記載のトナーは、低温定着性および着色力という効果を両立するが、プロセススピードが200mm/sを超えるような高速の電子写真プロセスにおいては、耐久性が不足する場合があり、改善の余地があるものであった。特許文献2に記載のトナーは、良好な耐久性を有しているが、使用する顔料によっては着色力や低温定着性が低下する場合があり、改善の余地があるものであった。
本発明は、高速の電子写真プロセスであっても対応可能な優れた低温定着性と耐久性とを有し、かつ、着色力にも優れているトナー及びその製造方法を提供する。
本発明に係る第一の態様は、結着樹脂、顔料、結晶性樹脂及び非晶性樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該顔料に対する該結晶性樹脂の吸着率A1が5%以上40%以下であり、
該顔料に対する該非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上60%以下であり、
該A1および該A2が下記式(1)を満たし、
A1<A2 (1)
〔式(1)中、A1は、スチレン16質量部とn‐ブチルアクリレート4質量部とを混合した溶媒20質量部、該結晶性樹脂0.1質量部、及び該顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。
A2は、スチレン16質量部とn‐ブチルアクリレート4質量部とを混合した溶媒20質量部、該非晶性樹脂0.1質量部、及び該顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。〕
下記式(2)で示される相溶化度が70%以下であることを特徴とするトナーである。
相溶化度(%)=(1−B1/B2)×100 (2)
〔式(2)中、
B1は、該非晶性樹脂と該結晶性樹脂とを9:1の質量比で混合した樹脂混合物を、30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、示差走査熱量計で測定される、2度目の降温過程での該結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの発熱量(J/g)を示す。
B2は、該結晶性樹脂単独を、30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、示差走査熱量計で測定される、2度目の降温過程での該結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの(J/g)を示す。ただし、B1およびB2において、該樹脂混合物および該結晶性樹脂を加熱するときの昇温速度、又は冷却するときの降温速度は、いずれも10℃/minである。〕
また、本発明に係る第二の態様は、上記トナー粒子を有するトナーを製造する方法であって、該トナー粒子の製造工程が、下記工程(A)または(B):
(A)重合性単量体、前記結晶性樹脂、前記非晶性樹脂 および前記顔料を含有する組成物の粒子を水系媒体中で形成して懸濁液を得る造粒工程、及び該懸濁液において、該組成物の該粒子に含まれる重合性単量体を重合する重合工程、
(B)有機溶媒に、結着樹脂、前記結晶性樹脂、前記非晶性樹脂および前記顔料を溶解又は分散して樹脂溶液を調製する溶解工程、該樹脂溶液を水系媒体中に分散させ造粒する造粒工程、造粒された粒子中に含有される有機溶媒を除去して樹脂粒子を製造する脱溶剤工程、
のいずれかの工程を有することを特徴とするトナーの製造方法に関する。
また、本発明に係る第三の態様は、ポリエステル樹脂および顔料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該ポリエステル樹脂が、主鎖および/または側鎖に、アダマンタン構造を有するアルコール又はアダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットを有し、
該ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000以上35000以下であることを特徴とするトナーに関する。
本発明によれば、高速の電子写真プロセスであっても対応可能な優れた低温定着性と耐久性とを有し、着色力に優れているトナー及びその製造方法を提供することが可能である。
本発明の第一の態様に係るトナーは、結着樹脂、顔料、結晶性樹脂及び非晶性樹脂を含有するトナー粒子を有する。そして、本発明のトナーは、以下の2つの特徴を有する。本発明の1つ目の特徴は、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1が5%以上40%以下であり、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上60%以下であり、A1およびA2が下記式(1)を満たすことである。
A1<A2 (1)
本発明の2つ目の特徴は、下記式(2)で示される相溶化度が70%以下である。
相溶化度(%)=(1−B1/B2)×100 (2)
式(1)中、A1は、スチレンとn‐ブチルアクリレートを質量比4:1で混合した溶媒20質量部(スチレン16質量部、n‐ブチルアクリレート4質量部)、結晶性樹脂0.1質量部、及び顔料1.0質量部とを混合したときの吸着率を示す。A2は、スチレンとn‐ブチルアクリレートを質量比4:1で混合した溶媒20質量部(スチレン16質量部、n‐ブチルアクリレート4質量部)、非晶性樹脂0.1質量部、及び顔料1.0質量部とを混合したときの吸着率を示す。
式(2)中、B1は、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを9:1の質量比で混合した樹脂混合物を、
30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、示差走査熱量計で測定される、
2度目の降温過程での結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの結晶性樹脂1gあたりの発熱量(J/g)を示す。
B2は、該結晶性樹脂単独を、30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、
示差走査熱量計で測定される、2度目の降温過程での該結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの結晶性樹脂1gあたりの発熱量(J/g)を示す。ただし、B1およびB2において、該樹脂混合物および該結晶性樹脂を加熱するときの昇温速度、又は冷却するときの降温速度は、いずれも10℃/minである。
本発明において、トナーが上記2つの特徴を有することによって、従来のトナーの課題が解決される理由を本発明者らは以下のように推測している。
結晶性樹脂および顔料を含むトナー粒子を有するトナーにおいて、低温定着性を維持しながら耐久性及び着色力を向上させるためには、下記四つの条件を満たすことが重要である。
第一の条件は、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1を制御することである。第二の条件は、トナー粒子が非晶性樹脂を含有し、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2を制御することである。第三の条件は、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1より顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2を高くすることである(上記式(1)に相当)。第四の条件は、非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶化度(上記式(2)で示される相溶化度)を制御することである。
以下に、上記四つの条件について詳細に説明する。まず、第一の条件について説明する。
本発明のトナーは、低温定着性を維持しながら高い着色力を達成することを目的として、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1を制御している。低温定着性を達成するためには、低温で樹脂が溶融し、しっかりと記録媒体(紙など)に定着すること、及び、トナーを構成する各材料が、溶融した樹脂となじみ、記録媒体から剥離しないことの二点が重要である。
特に、顔料と樹脂のなじみが低いと、低温定着性の指標の一つである、記録媒体の表面を摺擦した際のトナーの定着画像の濃度低下が起こりやすくなるので、顔料と樹脂とのなじみは、良くする必要がある。そのためには、顔料に吸着しやすい樹脂を用いることが好ましい。顔料に吸着しやすい樹脂を用いることにより、記録媒体の表面に顔料が露出した場合にも、顔料が樹脂にしっかりと保持される。特に、定着時に低粘度化する結晶性樹脂と顔料が吸着すると、その効果を得やすい。すなわち、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率を高めることで、低温定着性を向上することが可能であり、その吸着率A1の値として5%以上であることが重要である。一方で、結晶性樹脂はトナー粒子中で結晶化するため、結晶性樹脂が過剰に顔料に吸着すると、結晶性樹脂の結晶化に伴う顔料の凝集が起こり、着色力が低下してしまう。そのため、着色力を高めるためには結晶性樹脂の顔料への吸着率を高くしすぎないことが必要であり、その吸着率A1の値として40%以下であることが重要である。
以上のことから、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率A1が5%以上40%以下であると、低温定着性と着色力が向上する。
続いて、第二の条件について説明する。
本発明のトナーは、トナー粒子中に非晶性樹脂を含有し、着色力を向上させることを目的として、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2を制御している。
非晶性樹脂が顔料に吸着すると、顔料粒子の表面同士の接触を抑制する効果がある。すなわち、非晶性樹脂が顔料に適度に吸着することで顔料の分散性を向上させることが可能であり、その吸着率A2の値として20%以上であることが重要である。一方で、吸着率A2が高くなりすぎた場合には、非晶性樹脂が顔料の粒子間を架橋し、着色力を低下させてしまう。そのため、吸着率A2の値は60%以下としている。
以上のことから、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上60%以下であると、トナーの着色力が向上する。
更には、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上50%以下であると、非晶性樹脂が顔料間を架橋することが更に抑制されるため、好ましい。
続いて、第三の条件について説明する。
上記式(1)を満たすことにより、更に、トナーの着色力が向上する。
上記第一および第二の条件で述べた通り、結晶性樹脂が顔料に吸着することは着色力の低下につながり、非晶性樹脂が適度に顔料に吸着することは着色力の向上につながる。したがって、式(1)を満たすことにより、結晶性樹脂の顔料への吸着を最低限に抑えながら、非晶性樹脂を顔料へ適度に吸着させることで、トナーの高い着色力を達成することができると考えている。A1およびA2が式(1)を満たすことで、非晶性樹脂が結晶性樹脂よりも顔料に吸着しやすくなる。これにより、結晶性樹脂が顔料に吸着することによる着色力の低下を抑制しながら、非晶性樹脂が顔料に吸着することによる、顔料の分散性の向上の効果を得ることが可能である。
また、吸着率A1と吸着率A2が下記式(3)を満たすと、トナーにおける結晶性樹脂の含有量を増加させた場合においてもトナーの着色力が向上するため、より好ましい。A1およびA2が下記式(3)を満たすと、非晶性樹脂の顔料への吸着性が結晶性樹脂の顔料への吸着性と比較して充分に高くなっている。
10≦A2−A1≦55 (3)
上記、顔料に対する結晶性樹脂の吸着率、及び、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率に制御は、結晶性樹脂及び非晶性樹脂の極性の制御や分子量の制御、及び、結晶性樹脂中と非晶性樹脂中の顔料に対する親和性成分の量の制御によって可能である。
次に、第四の条件について説明する。
本発明のトナーは、高い着色力と耐久性を達成することを目的として、非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶化度(式(2)で示される相溶化度)を低く制御している。すなわち、本発明のトナーにおいて、式(2)で示される相溶化度の値を70%以下としている。
非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶性が高い(式(2)で示される相溶化度が70%より高い)場合、上記三つの条件を満たすことによって、非晶性樹脂が顔料に十分吸着していたとしても、非晶性樹脂と相溶した結晶性樹脂が顔料の粒子の近傍に存在しやすくなる。そのため、結晶性樹脂の結晶化に伴う顔料の凝集を抑えることが困難になりやすい。また、結晶性樹脂と非晶性樹脂の相溶性が高い場合には、非晶性樹脂が軟化してしまうことによって、耐久性も低下してしまう。一方、非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶化度が70%以下であれば、結晶性樹脂の結晶化に伴う顔料の凝集を効果的に抑制可能であり、着色力が向上する。加えて、非晶性樹脂の軟化も抑制されるため、耐久性が向上する。非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶化度は60%以下であると更に好ましい。
非晶性樹脂と結晶性樹脂の相溶化度の制御は、非晶性樹脂と結晶性樹脂の組成制御や分子量制御によって可能である。
本発明の第二の態様に係るトナーは、ポリエステル樹脂および顔料を含有するトナー粒子を有する。そして、ポリエステル樹脂が、主鎖および側鎖の少なくとも一方に、アダマンタン構造を有するアルコール(ジオール)又はアダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットを有する。そして、ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000以上35000以下であることを特徴とする。この特徴を有することにより、優れた顔料分散性を有し、樹脂の透明性が高くなる。これにより、広色域の画像を得ることができる。これは、ポリエステル樹脂の主鎖および/または側鎖に、π−π相互作用の要因となる芳香族構造を有さないアダマンタン構造を導入することで、樹脂と顔料との間の吸着力を抑制していると考えられる。また、アダマンタン構造は剛直で柔軟性が低いために、顔料との接触面が小さくなると考えられる。
また、ポリエステル樹脂の重量平均分子量は35000以下である。35000以下であると、1分子のポリエステル樹脂が2点以上で顔料と接触しにくいため、樹脂による顔料間架橋が抑制され、顔料分散性が向上すると考えられる。樹脂による顔料間架橋とは、1つの樹脂分子が2つ以上の顔料粒子に吸着し、顔料粒子間を架橋することである。このような、樹脂による顔料間架橋が発生すると、顔料粒子間距離が小さくなり、顔料の凝集が生じやすくなる。
また、アダマンタン構造を有するポリエステル樹脂を用いることによって、トナーの帯電安定性が向上する。脂環式構造は芳香族構造と比較して分極が少ないために親水性が低い。加えて、アダマンタン構造は立体的に嵩高いため、隣接するエステル結合等の高極性部位への水分吸着を立体障害によって抑制できる。そのため、樹脂全体の吸水性を下げることが可能である。そして、樹脂の吸水性を抑制することによって、湿度による帯電性の変化を抑制でき、帯電安定性が向上すると考えられる。帯電安定性が向上することで、高湿環境下においてもカブリ等の画像弊害が発生しにくくなる。
トナーが長期使用後にも安定した画像を得るためには、ストレスによるトナーの割れ・欠けや外添剤の埋め込み等のトナー劣化を抑制する必要がある。本発明においては、アダマンタン構造を有するポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000以上であることにより、トナーの高い耐久性が得られる。これは、アダマンタン構造の剛直性と、重量平均分子量が3000以上という樹脂の分子量の制御によるものであると考えられる。
アダマンタン構造を有するアルコール又は該アダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットとしては、下記式(A−3)で示される化合物に由来するユニットであることが好ましい。
Figure 2016157107
式(A−3)中、R21からR24のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R25−OH、または−R26−COOHを示す。−COOHまたは−R26−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R21からR24のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R25およびR26はアルキレン基を示す。
(A−3)で示される化合物としては、具体的には、1,3−アダマンタンジオール、1,3−アダマンタンジメタノール、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジ酢酸、3−(ヒドロキシメチル)−1−アダマンタノール、1,3,5−アダマンタントリオール、1,3,5−アダマンタントリカルボン酸が挙げられる。これらの中で、より好ましくは、1,3−アダマンタンジオール、または1,3−アダマンタンジカルボン酸である。
上記ポリエステル樹脂の酸価は2.0mgKOH/g以上15.0mgKOH/g以下であると好ましい。
続いて、以下に本発明のトナーに用いられる材料に関して説明する。
〔非晶性樹脂〕
本発明に用いられる非晶性樹脂は、例えば、ポリエステル樹脂;ビニル系樹脂;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂;シリコーン樹脂が挙げられる。中でも、結晶性樹脂との相溶化度の制御が容易であることからポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
ポリエステル樹脂は、二塩基酸やその誘導体(カルボン酸ハロゲン化物、エステル、酸無水物)と二価のアルコール(ジオール化合物)を脱水縮合する方法により調製されたポリエステル樹脂を用いることが可能である。二塩基酸やその誘導体と二価のアルコールに加えて、三官能以上の多塩基酸、その誘導体(カルボン酸ハロゲン化物、エステル、酸無水物)、一塩基酸、三官能以上のアルコール、一価のアルコールを用いて得られたポリエステル樹脂であってもよい。
二塩基酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカン−1,10−ジカルボン酸のような脂肪族二塩基酸;フタル酸、テトラブロムフタル酸、テトラクロルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸のような芳香族の二塩基酸;1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、cis−1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸のような脂環式の二塩基酸が挙げられる。また、二塩基酸の誘導体としては、上記脂肪族二塩基酸、芳香族の二塩基酸及び脂環式の二塩基酸のカルボン酸ハロゲン化物、エステル化物及び酸無水物が挙げられる。
二価のアルコール(ジオール化合物)としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールのような脂肪族ジオール(非環式の脂肪族ジオール);ビスフェノールA、ビスフェノールFのようなビスフェノール;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のようなビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物;キシリレンジグリコールのようなアラルキレングリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、イソソルビド、スピログリコール、水素添加ビスフェノールA、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、4−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサノール、4−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、4,4’−ビシクロヘキサノール、1,3−アダマンタンジオールのような脂環式のジオールが挙げられる。
三官能以上の多塩基酸やその無水物としては、例えば、トリメリット酸、無水トリメリット酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,3,4,5,6−シクロヘキサンヘキサカルボン酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸が挙げられる。
中でも、主鎖および側鎖の少なくとも一方に、脂環式構造を有するアルコール(ジオール)に由来するユニット又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニットを有するポリエステル樹脂であるとより好ましい。このような樹脂により、式(2)で示される相溶化度と吸着率A2の両方を制御しやすくなる。
ポリエステル樹脂を構成する全ユニット数(mol)に対する脂環式構造を有するアルコール又はカルボン酸に由来するユニット数(mol)の比率が、0.1%以上50%以下であるとより好ましい。この範囲内であると、ポリエステル樹脂全体の剛直性が高まることで耐久性がさらに向上する。
なお、脂環式構造とは芳香族性を有さない環状構造を指す。構成元素として、環状構造が炭素原子および水素原子のみで構成されている脂環式炭化水素構造でもよく、環状構造が炭素原子および水素原子以外の元素を含む脂環式複素環構造でもよい。この中でも、脂環式炭化水素構造が好ましい。脂環式炭化水素構造を含む非晶性樹脂を用いると、結晶性樹脂との相溶化度への影響を最小限にしながら、顔料への吸着率を低下させることが可能である。
脂環式構造を有するアルコール又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニットは、下記式(A−1)〜(A−5)で示される化合物のいずれかに由来するユニットであることが好ましい。
Figure 2016157107
式(A−1)中、RからRのうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R−OH、または−R−COOHを示す。−COOHまたは−R−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。RからRのうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。RおよびRはアルキレン基を示す。
式(A−2)中、R11からR20のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R−OH、または−R10−COOHを示す。−COOHまたは−R10−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R11からR20のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。RおよびR10はアルキレン基を示す。
式(A−3)中、R21からR24のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R25−OH、または−R26−COOHを示す。−COOHまたは−R26−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R21からR24のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R25およびR26はアルキレン基を示す。
式(A−4)中、R31からR36のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R37−OH、または−R38−COOHを示す。−COOHまたは−R38−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R31からR36のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R37およびR38はアルキレン基を示す。
式(A−5)中において、R41からR44のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R45−OH、または−R46−COOHを示す。−COOHまたは−R46−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R41からR44のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R45およびR46はアルキレン基を示す。
脂環式炭化水素構造を含有するモノマーの例として、酸モノマーとしては、上記の脂環式の二塩基酸に加えて、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,3,4,5,6−シクロヘキサンヘキサカルボン酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸が挙げられる。アルコールモノマーとしては、上記した1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、水素添加ビスフェノ−ルA、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、4−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサノール、4−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、4,4’−ビシクロヘキサノール、1,3−アダマンタンジオールが挙げられる。脂環式複素環構造を有するモノマーとしては、二価のアルコール(ジオール化合物)として上記したイソソルビド、スピログリコールが挙げられる。
なお、ポリエステル樹脂の側鎖とは、以下の定義(出典:高分子学会用語集)における「枝、側鎖、ペンダント分子鎖」とし、「ペンダント基、側基」は含まない物とする。
側鎖とは、高分子の分子鎖から伸びているオリゴマー程度または高分子量の枝をいう(高分子学会用語集、1.53 枝、側鎖、ペンダント分子鎖)。なお、ペンダント基、側基とは、オリゴマー分子鎖でもポリマー分子鎖でもない主鎖から出ている側枝をいう(高分子学会用語集、1.56 ペンダント基、側基)。すなわち、本発明の側鎖は主鎖と同様に繰り返し単位を有するものである。
非晶性樹脂の重量平均分子量は、5000以上50000以下であると、耐久性と定着性がともに良好になり、好ましい。より好ましくは、非晶性樹脂の重量平均分子量は、7500以上30000以下である。
非晶性樹脂の酸価は、2.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下であると摩擦帯電性が良好になり、好ましい。より好ましくは、2.0mgKOH/g以上15.0mgKOH/g以下である。
非晶性樹脂の含有量は、結着樹脂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。
〔結晶性樹脂〕
本発明に用いられる結晶性樹脂は、例えば、結晶性ポリエステル樹脂;結晶性ポリウレタン樹脂;結晶性アクリル樹脂が挙げられる。非晶性樹脂との相溶化度(式(2)で示される相溶化度)が制御しやすい点から、結晶性ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂としては、炭素数4以上20以下の脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を反応して得られるものであることが好ましい。脂肪族ジオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールが挙げられる。また、二重結合を持つ脂肪族ジオールを用いることもできる。二重結合を持つ脂肪族ジオールとしては、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ヘキセン−1,6−ジオール、4−オクテン−1,8−ジオールが挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸が挙げられる。また、脂肪族ジカルボン酸の低級アルキルエステルや酸無水物や、二重結合を有するジカルボン酸を用いることも可能である。具体的には、例えば、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸が挙げられる。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物も挙げられる。
結晶性樹脂の重量平均分子量は、5000以上100000以下であることが好ましい。より好ましくは、結晶性樹脂の重量平均分子量は、7500以上50000以下であり、定着性と着色力が良好となる。
結晶性樹脂の酸価は、0.0mgKOH/g以上10.0mgKOH/g以下であると摩擦帯電性が良好になり、好ましい。
結晶性樹脂は、融点が50〜110℃であることが好ましく、より好ましくは、70〜90℃である。
結晶性樹脂の含有量は結着樹脂100質量部に対して1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
本発明において結晶性樹脂とは、後述する示差走査熱量分析装置による比熱変化測定の可逆比熱変化曲線において、明確な吸熱ピーク(融点)が観測される樹脂を指す。一方、明確な吸熱ピークが観測されない樹脂を非晶性樹脂とする。
〔顔料〕
顔料としては、以下に挙げる黒色顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料などが用いられる。
黒色顔料としては、例えば、カーボンブラックが挙げられる。
イエロー顔料としては、例えば、モノアゾ化合物;ジスアゾ化合物;縮合アゾ化合物;イソインドリノン化合物;イソインドリン化合物;ベンズイミダゾロン化合物;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が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー74,93,95,109,111,128,155,174,180,185が挙げられる。
マゼンタ顔料としては、例えば、モノアゾ化合物;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2,3,5,6,7,23,48:2,48:3,48:4,57:1,81:1,122,144,146,150,166,169,177,184,185,202,206,220,221,238,254,269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。
シアン顔料としては、例えば、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物;塩基染料レ−キ化合物が挙げられる。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が挙げられる。
中でも、吸着率A1およびA2を制御しやすいことから、顔料の構造中に芳香環を有する顔料を用いることが好ましい。より好ましくは、カーボンブラック、またはキナクリドン骨格を有するマゼンタ顔料である。
顔料の含有量は、結着樹脂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。
〔結着樹脂〕
本発明のトナーは、トナー粒子に結着樹脂を含有する。
結着樹脂は、顔料に対する結着樹脂の吸着率A3が、15%以下となる樹脂を用いることが好ましい。A3が15%以下であることで、非晶性樹脂の吸着による着色力向上効果を阻害せず、さらに良好なトナーの着色力を得られる。具体的には、A3の値は、0%以上15%以下である。より好ましくは、A3の値は、0%以上10%以下である。なお、A3は、スチレンとn‐ブチルアクリレートを質量比4:1で混合した溶媒20質量部(スチレン16質量部、n‐ブチルアクリレート4質量部)、結着樹脂0.1質量部、及び顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。
本発明に用いられる結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂;シリコーン樹脂が挙げられる。
中でも、上記A3の条件を満たしやすいことから、ビニル系樹脂を用いることが好ましい。なお、ビニル系樹脂としては、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼンのようなスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシルのような不飽和カルボン酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸のような不飽和カルボン酸;マレイン酸のような不飽和ジカルボン酸;マレイン酸無水物のような不飽和ジカルボン酸無水物;アクリロニトリルのようなニトリル系ビニル単量体;塩化ビニルのような含ハロゲン系ビニル単量体;ニトロスチレンのようなニトロ系ビニル単量体の単量体、の単独重合体または共重合体を用いることが可能である。中でも、非晶性樹脂と相溶しにくいことから、スチレン系単量体と不飽和カルボン酸エステルとの共重合体を用いることが好ましい。
本発明のトナーには、さらに、トナー粒子に離型剤を含有してもよい。例えば、ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチルのような単官能エステルワックス;セバシン酸ジベヘニル、ヘキサンジオールジベヘネートのような二官能エステルワックス;グリセリントリベヘネートのような三官能エステルワックス;ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテートのような四官能エステルワックス;ジペンタエリスリトールヘキサステアレート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミテートのような六官能エステルワックス;ポリグリセリンベヘネートのような多官能エステルワックス;カルナバワックス、ライスワックスのような天然エステルワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスのようなポリオレフィンワックス及びその誘導体;高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸のような脂肪酸;酸アミドワックスが挙げられる。上記単官能から六官能エステルワックスは、1価以上6価以下アルコールと脂肪族モノカルボン酸のエステル、或いは1価以上6価以下カルボン酸と脂肪族モノアルコールのエステルを意味する。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上30質量部以下であると、トナーの離型性が向上し、好ましい。
本発明のトナーには、さらにトナー粒子に荷電制御剤を含有してもよい。本発明のトナーに用いられる荷電制御剤としては、従来公知の荷電制御剤を用いることが可能である。負帯電制御剤として、例えば、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸のような芳香族カルボン酸の金属化合物;スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体;アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩または金属錯体;ホウ素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。また、正帯電制御剤として、例えば、四級アンモニウム塩、四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物;グアニジン化合物;ニグロシン系化合物;イミダゾール化合物が挙げられる。
スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体としては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸のようなスルホン酸基含有ビニル系モノマーの単重合体あるいは結着樹脂の説明で示したビニル系単量体と上記スルホン酸基含有ビニル系モノマーの共重合体を用いることが可能である。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましい。
本発明のトナーには、さらに、トナーの流動性の改善を目的として、外添剤を有してもよい。外添剤は、外添剤を添加する前のトナー粒子と混合することが好ましい。外添剤としては、従来公知の外添剤を用いることが可能である。例えば、湿式製法シリカ、乾式製法シリカのような原体シリカ微粒子、またはそれら原体シリカ微粒子にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルのような処理剤により表面処理したシリカ微粒子;酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化亜鉛微粒子のような金属酸化物微粒子、または金属酸化物を疎水化処理した金属酸化物微粒子;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩;サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸のような芳香族カルボン酸の金属錯体;ハイドロタルサイトのような粘土鉱物の微粒子;フッ化ビニリデン微粒子、ポリテトラフルオロエチレン微粒子のようなフッ素系樹脂微粒子が挙げられる。中でも、流動性および摩擦帯電性に優れるという観点から、原体シリカ微粒子に上記処理剤によって表面処理したシリカ微粒子を用いることが好ましい。
外添剤の含有量は、外添剤を添加する前のトナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。
以下に本発明のトナーの製造方法について詳細に説明する。
本発明のトナーの製造方法としては、例えば、懸濁重合法;溶解懸濁法;乳化凝集法;スプレードライ法;粉砕法が挙げられる。中でも、非晶性樹脂をシェルとしたコアシェル構造を作ることによって、トナーの耐久性を向上させられることから、水系媒体中において造粒する工程を含む製造方法が好ましい。水系媒体中において造粒する工程を含む製造方法としては、溶解懸濁法や懸濁重合法が知られているが、特には、均一なシェルを形成しやすいことから、懸濁重合法が好ましい。
懸濁重合法でトナー粒子を得る場合には、重合性単量体、非晶性樹脂、結晶性樹脂、顔料、必要に応じて、離型剤、荷電制御剤、必要により、その他材料を均一に溶解または分散して重合性単量体組成物を調製する。その後、この重合性単量体組成物を水系媒体中に撹拌器を用いて分散し懸濁液を調製する。その後、懸濁液中の重合性単量体を重合することにより、所望の粒径を有するトナー粒子を得るものである。上記トナー粒子(外添剤添加前)は重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、外添剤を混合して、本発明のトナーを得ることが可能である。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合の重合性単量体としては、結着樹脂の説明で述べたスチレン系単量体、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、ニトリル系ビニル単量体、含ハロゲン系ビニル単量体、ニトロ系ビニル単量体が挙げられる。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに重合開始剤を用いてもよい。重合開始剤としては、公知の重合開始剤を用いることが可能である。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のようなアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレ−ト、t−ブチルパーオキシイソブチレ−ト、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドのような過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに公知の連鎖移動剤、重合禁止剤を用いることが可能である。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に無機または有機の分散安定剤を含有してもよい。分散安定剤としては、公知の分散安定剤を用いることが可能である。無機の分散安定剤としては、例えば、ヒドロキシアパタイト、第三リン酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛のようなリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムのような炭酸塩;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のような金属水酸化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウムのような硫酸塩;メタケイ酸カルシウム;ベントナイト;シリカ;アルミナが挙げられる。また、有機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、ポリアクリル酸及びその塩、デンプンが挙げられる。
分散安定剤として、無機化合物を用いる場合、市販のものをそのまま用いてもよいが、より細かい粒子を得るために、水系媒体中にて上記無機化合物を生成して用いてもよい。例えば、ヒドロキシアパタイトや第三リン酸カルシウムのようなリン酸カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸塩水溶液とカルシウム塩水溶液を混合するとよい。
懸濁重合法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、公知の界面活性剤を用いることが可能である。例えば、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムのようなアニオン性界面活性剤;カチオン性界面活性剤;両性界面活性剤;ノニオン性界面活性剤が挙げられる。
溶解懸濁法でトナー粒子を得る場合には、まず、有機溶媒に、結着樹脂、結晶性樹脂、非晶性樹脂および顔料を溶解又は分散して樹脂溶液を調製する(溶解工程)。次に、樹脂溶液を水系媒体中に分散して造粒する(造粒工程)。そして、造粒された粒子中に含有される有機溶媒を除去して樹脂粒子を製造する脱溶剤工程を経てトナー粒子を得る。上記トナー粒子(外添剤添加前)は脱溶剤工程終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、外添剤を混合して、本発明のトナーを得ることが可能である。
溶解懸濁法によってトナー粒子を得る場合の有機溶媒としては、水に混和せず、昇温による脱溶剤が容易な溶媒を用いることが好ましい。例えば、酢酸エチルが挙げられる。
溶解懸濁法によってトナー粒子を得る場合、さらに水系媒体に無機または有機の分散安定剤を含有してもよい。分散安定剤としては上記懸濁重合法の説明で述べた分散安定剤を用いることが可能である。
続いて、以下に本発明に用いられる測定方法について詳細に述べる。
<非晶性樹脂のガラス転移温度Tg>
非晶性樹脂のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。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、非晶性樹脂1mgを秤量し、これをアルミニウム製のパンの中に入れる。リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。測定温度範囲30℃から200℃の間で、昇温速度10℃/minとして測定を行う。この昇温過程で、温度40℃から100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、非晶性樹脂のガラス転移温度Tg(℃)とする。
<結晶性樹脂の融点Tm>
結晶性樹脂の融点は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。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、結晶性樹脂1mgを秤量し、これをアルミニウム製のパンの中に入れる。リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。測定温度範囲30℃から200℃の間で、昇温速度10℃/minとして測定を行う。測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30℃から200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを、結晶性樹脂の融点Tm(℃)とする。
<非晶性樹脂および結晶性樹脂の重量平均分子量Mw>
非晶性樹脂および結晶性樹脂の重量平均分子量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、非晶性樹脂または結晶性樹脂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調製する。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−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<顔料に対する結晶性樹脂の吸着率、顔料に対する非晶性樹脂の吸着率、顔料に対する結着樹脂の吸着率>
顔料に対する結晶性樹脂、非晶性樹脂、および結着樹脂の各樹脂の吸着率は以下のように測定する。
(1)50mlの耐圧瓶に以下の材料およびガラスビーズを秤量する。以下のとおり、スチレンとn‐ブチルアクリレートとを混合した溶媒は、20gである。
顔料:1.0g
各樹脂:0.1g
スチレン:16.0g
n−ブチルアクリレート:4.0g
ガラスビーズ(直径0.8mm):30g
(2)ペイントシェイカー(東洋精機株式会社製)にて10時間振とうする。
(3)振とう後の内容液を遠心分離器(eppendorf社製・mini spin plus:14.5krpm/30分)で分離し、上澄みを取る。
(4)上澄みをマイレクス LH0.45μm(日本ミリポア社製)でろ過し、ろ液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で分析する。GPCの分析条件は上記非晶性樹脂および結晶性樹脂の重量平均分子量Mwの測定方法に準ずる。得られたチャート(縦軸:濃度に依存した電気的強度、横軸:リテンションタイム)のピーク面積をS1とする。なお、縦軸は、濃度に依存した指標であればよく、特に限定されない。
(5)同様に、下記材料を混合した溶液をマイレクス LH0.45μm(日本ミリポア社製)でろ過し、ろ液をGPCで分析する。得られたチャートのピーク面積をS2とする。なお、以下でS1とS2との面積比と求めるため、ピーク面積S1およびS2を求めるチャートは、同じ縮尺度の縦軸及び横軸を用いたチャートを作成する。
各樹脂:0.1g
スチレン:16.0g
n−ブチルアクリレート:4.0g
(6)下記式に基づいて、顔料に対する各樹脂の吸着率を算出する。
吸着率(%)=(1−S1/S2)×100
<非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶化度>
非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶化度(式(2)で示される相溶化度)は以下のように測定する。
(1)内容量8mlのガラス瓶に以下の材料を秤量する。
非晶性樹脂:0.45g(450mg)
結晶性樹脂:0.05g(50mg)
テトラヒドロフラン(THF):3ml
(2)非晶性樹脂と結晶性樹脂との混合物を結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱し、樹脂組成物(結晶性樹脂、非晶性樹脂)を調製し、調製した樹脂組成物をTHFに溶解し、樹脂溶液を調製する。
(3)予め質量を秤量したアルミニウム製のパン上に調製した樹脂溶液を滴下し、温度180℃のホットプレート上で1時間加熱し、THFを除去する。
(4)THF除去後、再度パンの質量を測定し、パン上の樹脂混合物(結晶性樹脂、非晶性樹脂)が0.5mg以上1.5mg以下であることを確認する。
(5)示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて温度30℃から200℃まで、昇温速度10℃/minで加熱し、次いで温度200℃から0℃まで降温速度10℃/minで冷却する。次いで、温度0℃から120℃まで昇温速度10℃/minで加熱し、温度120℃で5分間保持した後に、温度120℃から0℃まで降温速度10℃/minで冷却する(2度目の降温過程)。2度目の降温過程でのチャートの発熱ピークから、樹脂混合物中の結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの結晶性樹脂1gあたりの発熱量B1(J/g)を算出する。
(6)結晶性樹脂単独を1mg秤量し、これをアルミニウム製のパンに入れ、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて(5)と同様の条件で測定を行う。そして、(5)と同様に結晶性樹脂単独の結晶化に由来する発熱ピークの結晶性樹脂1gあたりの発熱量B2(J/g)を算出する。
(7)下記式(2)に基づいて、非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶化度を算出する。
相溶化度(%)=(1−B1/B2)×100 (2)
<非晶性樹脂および結晶性樹脂の酸価>
非晶性樹脂および結晶性樹脂の酸価は以下の方法により測定する。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。非晶性樹脂および結晶性樹脂の酸価は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(95vol%)90mlに溶解し、これにイオン交換水を加えて100mlとして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の水に溶解し、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lの溶液とする。炭酸ガスに触れないように、この溶液を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。水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/lの塩酸溶液25mlを三角フラスコに取り、フェノールフタレイン溶液を数滴加え、水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した水酸化カリウム溶液の量から求める。0.1モル/lの塩酸溶液は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)試験
粉砕した非晶性樹脂または結晶性樹脂の試料2.0gを200mlの三角フラスコに秤量し、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)ブランクテスト
試料(非晶性樹脂または結晶性樹脂)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。
酸価A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:ブランクテストの水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、C: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。
<トナーの重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)は以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用可能である。
なお、測定、解析を行なう前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解水溶液を「ISOTON II」に設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)「Multisizer 3」専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液30mlを入れる。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、和光純薬工業社製)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。
(3)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 System Tetra150」(日科機バイオス社製)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2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前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、ビーカー内の電解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。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、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。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
以下に、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制限されるものではない。以下にトナー及びトナー粒子の製造方法について記載する。実施例中及び比較例中の各材料の「部」および「%」は特に断りがない場合、全て質量基準である。
〔非晶性樹脂の製造例〕
〔非晶性樹脂1の製造例〕
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中に以下の材料を添加した。
・テレフタル酸:15.0部
・1,4−シクロヘキサンジカルボン酸:1.7部
・ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加物:24.4部
・エチレングリコール:1.8部
・シュウ酸チタンカリウム(触媒):上記成分の合計100質量部に対して0.01部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下温度220℃で所望の分子量に到達するまで反応を行った。降温後粉砕し、非晶性樹脂1を得た。非晶性樹脂1の物性を表2に示す。非晶性樹脂1には、明確な吸熱ピークは認められなかった。
〔非晶性樹脂2〜12、14〜17、21、22の製造例〕
非晶性樹脂1の製造例において、使用するモノマーを表1に記載の種類に変更する以外は非晶性樹脂1の製造例と同様にして非晶性樹脂2〜12、非晶性樹脂14〜17、非晶性樹脂21〜22を合成した。非晶性樹脂2〜12、非晶性樹脂14〜17、非晶性樹脂21〜22には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂2〜12、非晶性樹脂14〜17、非晶性樹脂21〜22の物性を表2に示す。
〔非晶性樹脂13の製造例〕
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中にキシレン(沸点144℃)300部を投入し、撹拌しながら容器内を十分に窒素で置換した後、昇温して還流させた。
この還流下で、以下の材料の混合液を添加した。
・スチレン:96.7部
・メタクリル酸メチル:2.5部
・メタクリル酸:0.8部
・ジ−tert−ブチルパーオキサイド(重合開始剤):2.0部
続いて、重合温度140℃で重合を5時間行った。その後、減圧下にて脱溶剤工程を3時間行い、キシレンを除去して、粉砕することで非晶性樹脂13を得た。非晶性樹脂13には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂13の物性を表2に示す。
〔非晶性樹脂18の製造例〕
非晶性樹脂1の高分子量成分(分子量20000以上)を下記構成の分取GPCを用いて除去し、非晶性樹脂18を得た。非晶性樹脂18には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂18の物性を表2に示す。
〔分取GPCの装置構成〕
LC−908(日本分析工業株式会社製)
JRS−86(同社;リピートインジェクタ)
JAR−2(同社;オートサンプラー)
FC−201(ギルソン社;フラクッションコレクタ)
〔カラム構成〕
JAIGEL−1H〜5H(20φ×600mm:分取カラム)
〔測定条件〕
温度:40℃
溶媒:THF
流量:5ml/min.
検出器:RI
分子量20000となる溶出時間をあらかじめ測定し、低分子量成分を分取する。
〔非晶性樹脂19の製造例〕
非晶性樹脂1の低分子量成分(分子量2000以下)を分取GPCを用いて除去し、非晶性樹脂19を得た。分取は非晶性樹脂18の製造例と同様に行った。非晶性樹脂19には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂19の物性を表2に示す。
〔非晶性樹脂20の製造例〕
非晶性樹脂14の低分子量成分(分子量2000以下)を分取GPCを用いて除去し、非晶性樹脂20を得た。分取は非晶性樹脂18の製造例と同様に行った。非晶性樹脂20には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂20の物性を表2に示す。
〔非晶性樹脂23の製造例〕
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、原材料モノマーを表3に示したmol比率で混合した混合物100.0部を添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、非晶性樹脂23を得た。非晶性樹脂23には、明確な吸熱ピークは認められなかった。
非晶性樹脂23の重量平均分子量は19600、酸価は6.1mgKOH/g、ガラス転移温度は78.2℃であった。
〔非晶性樹脂24〜38、41〜43の製造例〕
表3の原材料モノマー仕込み量および重縮合反応の温度条件にて、非晶性樹脂23と同様の操作を行い、非晶性樹脂24〜38、41〜43を製造した。非晶性樹脂24〜38、41〜43には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂24〜38、41〜43の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂39の製造例〕
・ビスフェノールA(PO2.2mol変性):42.1部(27.3mol%)
・ビスフェノールA(EO2.2mol変性):12.8部(9.1mol%)
・テレフタル酸:22.9部(31.8mol%)
・ドデセニル無水コハク酸:5.2部(4.5mol%)
・フマル酸:4.6部(9.1mol%)
・グリセリン:9.1mol%
・1,3−アダマンタンジカルボン酸:8.8部(9.1mol%)
攪拌器、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸、グリセリン以外と、ジオクタン酸スズを上記成分の合計100部に対して0.25部となる質量割合で投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸を投入し30分間反応させた。さらに、上記グリセリンを投入し30分間反応させた。その後、温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で重合させ、非晶性樹脂39を得た。非晶性樹脂39には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂39の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂40の製造例〕
・ビスフェノールA(EO2.2mol変性):25.6部(40.0mol%)
・ビスフェノールA(PO2.2mol変性):42.0部(60.0mol%)
・テレフタル酸:15.4部(47.0mol%)
・フマル酸:9.1部(40.0mol%)
・1,3−アダマンタンジカルボン酸:6.6部(15.0mol%)
・トリメリット酸無水物:1.2部(3.0mol%)
攪拌器、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100部に対して0.25部となる質量割合で投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で重量平均分子量が34000になるまで重合させ、非晶性樹脂40を得た。非晶性樹脂40には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂40の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂44の製造例〕
・ビスフェノールA(EO2.2mol変性):25.6部(40.0mol%)
・ビスフェノールA(PO2.2mol変性):42.0部(60.0mol%)
・テレフタル酸:15.4部(47.0mol%)
・フマル酸:9.1部(40.0mol%)
・1,3−アダマンタンジカルボン酸:6.6部(15.0mol%)
・トリメリット酸無水物:1.2部(3.0mol%)
攪拌器、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100部に対して0.25部となる質量割合で投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で重量平均分子量が40000になるまで重合させ、非晶性樹脂44を得た。非晶性樹脂44には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂44の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂45の製造例〕
・ビスフェノールA(PO2.2mol変性):42.8部(27.3mol%)
・ビスフェノールA(EO2.2mol変性):13.0部(9.1mol%)
・テレフタル酸:23.3部(31.8mol%)
・ドデセニル無水コハク酸:5.3部(4.5mol%)
・フマル酸:4.7部(9.1mol%)
・グリセリン:3.7部(9.1mol%)
・アダマンタン−1−カルボン酸:7.2部(9.1mol%)
攪拌器、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸、グリセリンとアダマンタン−1−カルボン酸以外と、ジオクタン酸スズを上記成分の合計100部に対して0.25部となる質量割合で投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸を投入し30分間反応させた。さらに、上記グリセリンを投入し30分間反応させた。次に、上記アダマン−1−カルボン酸を加え更に1時間反応させた。その後、温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で重合させ、非晶性樹脂45を得た。非晶性樹脂45には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂45の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂46の製造例〕
・水素化ビスフェノールA(PO2mol変性):6.6部(5.0mol%)
・1,4−シクロヘキサンジオール:2.2部(5.0mol%)
・ビスフェノールA(PO3mol変性):30.0部(20.0mol%)
・ビスフェノールA(EO3mol変性):26.8部(20.0mol%)
・ドデセニルコハク酸:7.9部(8.0mol%)
・1,3−シクロヘキサンジカルボン酸:6.4部(10.0mol%)
・1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸:1.6部(2.0mol%)
・イソフタル酸:3.1部(5.0mol%)
・テレフタル酸:15.5部(25.0mol%)
上記原材料モノマーを混合した混合物100.0部を撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に添加して撹拌しながら温度120℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2−エチルヘキサン酸)錫0.50部を加え、温度190℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合し、非晶性樹脂46を得た。非晶性樹脂46には、明確な吸熱ピークは認められなかった。非晶性樹脂46の物性を表4に示す。
〔非晶性樹脂分散液1の調製例〕
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持する。この反応槽に酢酸エチル160部とイソプロピルアルコール100部との混合溶剤を投入し、これに上記非晶性樹脂39を300部投入して、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10質量%アンモニア水溶液を、滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下して転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレータ(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積基準のメジアン径は130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるように調製し、これを非晶性樹脂分散液1とした。
〔非晶性樹脂分散液2の調製例〕
非晶性樹脂分散液1の調製例において、使用する非晶性樹脂を、非晶性樹脂39から非晶性樹脂40に変更した以外は、非晶性樹脂分散液1の調製例と同様にして、非晶性ポリエステル樹脂分散液2を調製した。
〔非晶性樹脂分散液3の調製例〕
非晶性樹脂分散液1の調製例において、使用する非晶性樹脂を、非晶性樹脂39から非晶性樹脂41に変更した以外は、非晶性樹脂分散液1の調製例と同様にして、非晶性樹脂分散液3を合成した。
〔非晶性樹脂分散液4の調製例〕
非晶性樹脂分散液1の調製例において、使用する非晶性樹脂を、非晶性樹脂39から非晶性樹脂44に変更する以外は非晶性樹脂分散液1の調製例と同様にして、非晶性樹脂分散液4を調製した。
〔非晶性樹脂分散液5の調製例〕
非晶性樹脂分散液1の調製例において、使用する非晶性樹脂を、非晶性樹脂39から非晶性樹脂45に変更する以外は非晶性樹脂分散液1の調製例と同様にして、非晶性樹脂分散液5を調製した。
〔着色剤分散液1の調製例〕
・C.I.Pigment Red 122
(大日精化社製、商品名「クロモファインマゼンタ6886」):100部
・ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル(アニオン界面活性剤)(第一工業製薬社製:ネオゲンR):15部
・イオン交換水:900部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤の体積基準のメジアン径は130nm、着色剤粒子濃度は10質量%であった。
〔離型剤分散液1の調製例〕
・フィッシャートロプシュワックス
(日本精蝋社製、商品名「FNP0090」:270部
・アニオン性界面活性剤
(第一工業製薬株式会社製、商品名「ネオゲンRK」):13.5部
・イオン交換水:21.6部
上記各成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)を用いて、内液温度120℃にて離型剤を溶解した。その後、分散圧力5MPaで120分間分散処理し、次に40MPaで360分間分散処理した後、冷却して、離型剤分散液1を得た。この離型剤分散液中の粒子の体積基準のメジアン径は、225nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が10.0質量%になるように調整した。
〔離型剤分散液2の調製例〕
離型剤分散液1の調製例において、使用する離型剤をフィッシャートロプシュワックスからベヘン酸ベヘニルに変更する以外は、離型剤分散液1の調製例と同様にして、離型剤分散液2を調製した。
〔離型剤分散液3の調製例〕
離型剤分散液1の調製例において、使用する離型剤をフィッシャートロプシュワックスからペンタエリスリトールテトラベヘネートに変更する以外は、離型剤分散液1の調製例と同様にして、離型剤分散液3を調製した。
〔結晶性樹脂の製造例〕
〔結晶性樹脂1の製造例〕
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中に以下の材料を添加した。
・セバシン酸:20.2部
・1,12−ドデカンジオール:40.4部
・シュウ酸チタンカリウム(触媒):0.02部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下温度220℃で所望の分子量になるまで反応を行った。その後、温度170℃に降温し、ステアリルアルコールを5.0部添加して、温度170℃で1.0時間反応した。降温後粉砕し、結晶性樹脂1を得た。結晶性樹脂1に対して、上記結晶性樹脂の融点Tmの測定方法に従い、示差走査熱量分析装置による比熱変化測定を行ったところ、可逆比熱変化曲線において、明確な吸熱ピークが温度85℃に観測された。このことから、結晶性樹脂1は、結晶性樹脂であることが認められる。結晶性樹脂1の物性を表5に示す。
〔結晶性樹脂2〜5の製造例〕
結晶性樹脂1の製造例において、ステアリルアルコールを添加しないこと以外は結晶性樹脂1の製造例と同様にし、所望の分子量になるまで反応を行って、結晶性樹脂2〜5を得た。結晶性樹脂2〜5に対して、上記結晶性樹脂の融点Tmの測定方法に従い、示差走査熱量分析装置による比熱変化測定を行ったところ、可逆比熱変化曲線において、明確な吸熱ピークが観測された。このことから、結晶性樹脂2〜5は、結晶性樹脂であることが認められる。結晶性樹脂2〜5の物性を表5に示す。
〔結晶性樹脂6の製造例〕
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレーブ中に以下の材料を添加した。
・セバシン酸:20.2部
・1,6−ヘキサンジオール:11.8部
・シュウ酸チタンカリウム(触媒):0.02部
続いて、窒素雰囲気下、常圧下温度220℃で所望の分子量になるまで反応を行った。降温後粉砕し、結晶性樹脂6を得た。結晶性樹脂6に対して、上記結晶性樹脂の融点Tmの測定方法に従い、示差走査熱量分析装置による比熱変化測定を行ったところ、可逆比熱変化曲線において、明確な吸熱ピークが観測された。このことから、結晶性樹脂6は、結晶性樹脂であることが認められる。結晶性樹脂6の物性を表5に示す。
Figure 2016157107
表1中の表記は、以下のことを意味し、単位はすべて質量部である。TPA:テレフタル酸、CHDA:1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、SA:セバシン酸、BPA−PO2mol付加物: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、CHDM:1,4−シクロヘキサンジメタノール、CHDO:1,4−シクロヘキサンジオール。
Figure 2016157107
Figure 2016157107
表3中の表記は、以下のことを意味し、単位はすべて質量部である。TPA:テレフタル酸、TMA:トリメリット酸、BPA−PO2mol付加物: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。
Figure 2016157107
Figure 2016157107
〔トナーの製造例〕
〔トナー1の製造例〕
・スチレン:60.0部
・C.I.ピグメントレッド122(大日精化社製、商品名:クロモファインマゼンタ6886):8.0部
・帯電制御剤 ボントロンE−84(オリエント化学社製):1.0部
上記材料をアトライター分散機(日本コークス工業製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散し、顔料分散液を調製した。
上記顔料分散液に下記材料を加えた。
・スチレン:18.0部
・n−ブチルアクリレート:22.0部
・非晶性樹脂1:5.0部
・結晶性樹脂1:10.0部
・パラフィンワックス(日本精蝋社製、商品名:HNP−9):5.0部
これを温度65℃に保温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、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(日油社製、商品名:パーブチルO)4.4部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.1mol/LのNaPO水溶液850部および10質量%塩酸溶液8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、温度60℃に加温した。ここに1.0mol/LのCaCl水溶液68部を添加し、微小な難水溶性分散剤Ca(POを含む水系媒体を調製した。重合性単量体組成物に上記重合開始剤を添加後、5分経過後に、温度60℃の重合性単量体組成物を温度60℃に加温した水系媒体に投入し、高速撹拌装置クレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら温度60℃で5時間反応した後、液温80℃とし、さらに5時間反応した。重合終了後、液温を温度約20℃に降温し、希塩酸を加えて水系媒体のpHを3.0以下として難水溶性分散剤を溶解した。さらに洗浄、乾燥を行ってトナー粒子を得た。
その後、トナー粒子(外添剤添加前)100.0部に対して、外添剤として、シリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えてヘンシェルミキサー(日本コークス工業製)を用い、3000rpmで15分間混合してトナー1を得た。トナー1の物性を表7に示す。上記シリカ微粒子は、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化処理されたシリカ微粒子である。なお、上記製造例において、スチレンおよびn−ブチルアクリレート以外の材料を加えずに反応を行い、得られた樹脂の顔料に対する吸着率を、顔料に対する結着樹脂の吸着率A3とした。なお、トナー1のC.I.ピグメントレッド122は、キナクリドン骨格を有するマゼンタ顔料である。
〔トナー2〜20、23〜30の製造例〕
トナー1の製造例において、使用する材料の組み合わせを表6に記載の種類に変更する以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2〜20およびトナー23〜30を得た。トナー2〜20およびトナー23〜30の物性を表7に示す。
〔トナー21の製造例〕
下記の方法により、溶解懸濁トナーを製造した。
(ワックス分散液の製造例)
平均粒子径20μmに解砕したパラフィンワックス(日本精蝋社製、商品名「HNP−9」):100.0部を、メタノール:100.0部に入れ、回転数150rpmで10分間撹拌して洗浄した後、濾別した。これを3回繰り返した後、濾別し、乾燥してワックスを回収した。
得られたワックス:100.0部、酢酸エチル:100.0部を、直径20mmのジルコニアビーズを入れたアトライター(日本コークス工業製)に入れ、150rpmで2時間分散した。ジルコニアビーズを分離して、ワックス分散液を調製した。
(着色剤分散液の製造例)
C.I.ピグメントレッド122(大日精化社製、商品名:クロモファインマゼンタ6886):20.0部
酢酸エチル:80.0部
帯電制御剤 ボントロンE−84(オリエント化学社製):2.5部
上記材料を直径1.7mmのジルコニアビーズを入れたアトライター(日本コークス工業製)に入れ、回転数200回転/分で5時間回転させた。ジルコニアビーズを分離して着色剤分散液を調製した。
(トナーの製造例)
以下の材料を均一に混合してトナー組成物を形成した。
・結着樹脂 スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体:100.0部
(スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合比=78:22、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4、Tg=55℃)
・非晶性樹脂1:5.0部
・結晶性樹脂4:10.0部
・ワックス分散液:10.0部
・着色剤分散液:40.0部
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.1mol/LのNaPO水溶液850部および10質量%塩酸溶液8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、温度60℃に加温した。ここに1.0mol/LのCaCl水溶液68部を添加し、微少な難水溶性分散剤Ca(POを含む水系媒体を調製した。
水系媒体を温度30℃に保持し、回転数15000rpmを維持しつつ、上記トナー組成物を水系媒体に投入し、2分間造粒した。その後、イオン交換水500部を投入した。高速撹拌装置クレアミックスを通常のプロペラ撹拌装置に変更し、水系媒体を温度30〜35℃に保持し、撹拌装置の回転数を150rpmとして、容器内を52kPaに減圧して酢酸エチルの残留量が200ppmになるまで留去した。
次いで、水系媒体を温度80℃に昇温し、温度80℃で30分間加熱処理した。これを冷却速度0.15℃/分で温度25℃まで冷却した。内温を温度20.0から25.0℃に保持しつつ、水系分散媒体中に希塩酸を添加し、難水溶性分散剤を溶解した。さらに洗浄、乾燥を行ってトナー粒子を得た。得られたトナー粒子(外添剤添加前)に対してトナー1の製造例と同様に外添剤を添加し、トナー21を得た。トナー21の物性を表7に示す。
〔トナー22の製造例〕
下記の方法により、粉砕トナーを製造した。
・結着樹脂 スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体:100.0部
(スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合比=78:22、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4、Tg=55℃)
・C.I.ピグメントレッド122(商品名:クロモファインマゼンタ6886):8.0部
・帯電制御剤 ボントロンE−84:1.0部
・パラフィンワックス(商品名:HNP−9):5.0部
・非晶性樹脂1:5.0部
・結晶性樹脂5:10.0部
上記材料をヘンシェルミキサー(三井三池製)で前混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM−30型)によって、溶融混練して混練物を得た。得られた混練物を冷却し、ハンマーミル(ホソカワミクロン社製)で粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製T−250)で粉砕して微粉砕粉末を得た。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(日鉄鉱業社製:EJ−L−3型)を用いて分級し、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子(外添剤添加前)に対し、トナー1の製造例と同様に外添剤を添加し、トナー22を得た。トナー22の物性を表7に示す。
Figure 2016157107
表6中の表記は、以下のことを意味する。カーボンブラック1(*)は、Printex35(デグサ社製カーボンブラック)を示し、カーボンブラック2(*)は、Special Black350(デグサ社製カーボンブラック)を示す。
Figure 2016157107
表7中、A1、A2、A3は、顔料に対する各樹脂(A1は結晶性樹脂、A2は非晶性樹脂、A3は結着樹脂)の吸着率を示す。「脂環式構造を有するユニット量」は、脂環式構造を有するアルコール又はカルボン酸に由来するユニット数(mol)比率(%)を示す。
(実施例1〜28、比較例1〜8)
上記トナー1〜36に対して、表8に示す組み合わせにて評価を行った。評価結果を表8に示す。
以下に、評価方法及び評価基準について説明する。
画像形成装置としてはキヤノン製のレーザープリンターであるLBP−7700Cの改造機およびプロセスカートリッジであるトナーカートリッジ323(マゼンタ)(キヤノン製)を用いた。カートリッジ内部からは製品トナーを抜き取り、エアブローによって清掃した後、本発明のトナー又は比較例のトナーを150g充填した。なお、イエロー、シアン、ブラックの各ステーションにはそれぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたイエロー、シアン、およびブラックカートリッジを挿入して評価を行った。
〈1.着色力の評価〉
〈1−1 画像濃度〉
トナーが充填されたマゼンタプロセスカートリッジを常温常湿環境(温度23℃/湿度50%RH:以下N/N環境とも言う)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、0.40mg/cmとした。なお、転写紙は、キヤノンカラーレーザー対応普通紙(A4:81.4g/m)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。定着温度:160℃、プロセススピード:240mm/secの条件で定着を行った。
10mm×10mmの四角画像上の画像濃度測定を「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて付属の取扱説明書に沿って、画像濃度が0.00の白地部分の画像に対する相対濃度を測定することによって行った。得られた9点の相対濃度を平均し、画像濃度の値とした。画像濃度を指標として着色力を以下の基準で評価した。
A:画像濃度が1.40以上であり、着色力が非常に良好。
B:画像濃度が1.30以上1.40未満であり、着色力が良好。
C:画像濃度が1.20以上1.30未満である。
D:画像濃度が1.20未満である。
〈2.耐久性の評価〉
〈2−1 現像ローラーフィルミング〉
トナーが充填されたマゼンタプロセスカートリッジ、プロセススピードが240mm/secとなるように改造したLBP−7700Cおよびキヤノンカラーレーザー対応普通紙(A4:81.4g/m)をN/N環境に48時間放置した。
キヤノンカラーレーザー対応普通紙(A4:81.4g/m)上に印字率1%の画像を1000枚連続で出力した後、トナー乗り量0.2mg/cmのハーフトーン画像を1枚出力した。現像ローラーフィルミングに由来する画像欠陥が発生する、または、印字率1%の画像の出力枚数が20000枚に達するまで、上記サイクルで画像出力を行った。
現像ローラーフィルミングが発生するタイミングを指標として、耐久性を以下の基準で評価した。
なお、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相溶化度が高い場合、現像ローラーフィルミングが発生しやすいことが明らかとなったため、耐久性の評価指標として現像ローラーフィルミングを用いた。
A:20000枚まで画像欠陥が発生せず、耐久性が非常に良好。
B:18000枚まで画像欠陥が発生せず、耐久性が良好。
C:16000枚まで画像欠陥が発生しない。
D:16000枚までに画像欠陥が発生する。
〈3.低温定着性の評価〉
〈3−1 こすり濃度低下率〉
トナーが充填されたマゼンタプロセスカートリッジをN/N環境にて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/cmとし、定着開始温度を評価した。なお、転写紙は、Fox River Bond(90g/m)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110℃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/cm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点として、低温定着性を以下の基準で評価した。
A:定着開始点が120℃以下であり、低温定着性が非常に良好。
B:定着開始点が130℃であり、低温定着性が良好。
C:定着開始点が140℃である。
D:定着開始点が150℃以上である。
Figure 2016157107
〔トナー101の製造例〕
・スチレン:60.0部
・C.I.Pigment Red122
(商品名「クロモファインマゼンタ6886」):8.0部
上記材料をアトライタ(日本コークス工業製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散させて、顔料分散液を得た。
上記顔料分散液に下記材料を加えた。
・スチレン:14.1部
・n−ブチルアクリレート:20.9部
・非晶性樹脂23:5.0部
・ベヘン酸ベヘニル:8.0部
上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(商品名「パーブチルO」)4.4部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
一方、高速撹拌装置クレアミックスを備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850部および10%塩酸8.0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部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。重合性単量体組成物に上記重合開始剤投入後、5分経過後に、60℃の重合成単量体組成物を温度60℃に加温した水系媒体に投入し、クレアミックスを15000rpmで回転させながら15分間造粒した。その後高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら60℃で5時間反応させた後、液温80℃とし、さらに5時間反応させた。重合終了後、液温を約20℃に降温し、希塩酸を加えて水系媒体のpHを3.0以下として難水溶性分散剤を溶解した。さらに洗浄、乾燥を行ってトナー粒子を得た。
その後、トナー粒子100.0部に対して、外添剤として、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化処理されたシリカ微粉体(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサを用い、3000rpmで15分間混合してトナー101を得た。トナー101の物性を表9に記載した。
〔トナー102〜118、127〜129、132の製造例〕
トナー101の製造例において、使用する材料の組み合わせを表9に記載の物に変更する以外はトナー101の製造例と同様にして、トナー102〜118、トナー127〜129およびトナー132を得た。トナー102〜118、トナー127〜129およびトナー132の物性を表9に記載した。
〔トナー119の製造例〕
下記の方法により、溶解懸濁トナーを製造した。
(離型剤分散液4の製造例)
平均粒子径20μmに解砕したベヘン酸ベヘニル:100.0部を、メタノール:100.0部に入れ、回転数150rpmで10分間撹拌して洗浄した後、濾別した。これを3回繰り返した後、濾別し、乾燥してワックスを回収した。
得られたワックス:100.0部、酢酸エチル:100.0部を、直径20mmのジルコニアビーズを入れたアトライタ(日本コークス工業製)に入れ、150rpmで2時間分散させた。ジルコニアビーズを分離して、離型剤分散液4を得た。
(着色剤分散液2の製造例)
・C.I.Pigment Red122
(商品名「クロモファインマゼンタ6886」):20.0部
・酢酸エチル:80.0部
上記材料を直径1.7mmのジルコニアビーズを入れたアトライタ(日本コークス工業製)に入れ、回転数200回転/分で5時間回転させた。ジルコニアビーズを分離して着色剤分散液2を得た。
(トナーの製造例)
・結着樹脂 スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体:95.0部
(スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合比=78.0:22.0、Mp=22000、Mw=35000、Mw/Mn=2.4、Tg=55℃)
・非晶性樹脂23:5.0部
・ワックス分散液4:16.0部
・着色剤分散液2:40.0部
を均一に混合してトナー組成物を形成した。
一方、高速撹拌装置クレアミックスを備えた容器中に0.1mol/L−NaPO水溶液850部および10%塩酸8.0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部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。
水系媒体を30℃に保持し、回転数15000rpmを維持しつつ、上記トナー組成物を水系媒体に投入し、2分間造粒した。その後、イオン交換水500部を投入した。通常のプロペラ撹拌装置に変更し、水系媒体を30〜35℃に保持し、撹拌装置の回転数を150rpmとして、容器内を52kPaに減圧して酢酸エチルの残留量が200ppmになるまで留去した。
次いで、水系媒体を80℃に昇温し、80℃で30分間加熱処理した。これを冷却速度0.15℃/分で25℃まで冷却した。内温を20.0〜25.0℃に保持しつつ、水系分散媒体中に希塩酸を添加し、難水溶性分散剤を溶解した。さらに洗浄、乾燥を行ってトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に対してトナー101の製造例と同様に外添剤を添加し、トナー119を得た。トナー119の物性を表9に示す。
〔トナー120の製造例〕
トナー119の製造例において、使用するワックスをベヘン酸ベヘニルから、ペンタエリスリトールテトラベヘネートに変更する以外はトナー119の製造例と同様にして、トナー120を得た。トナー120の物性を表9に示す。
〔トナー121の製造例〕
トナー119の製造例において、使用する結着樹脂の量を50.0部に変更し、非晶性樹脂23の量を50.0部に変更する以外は、トナー119の製造例と同様にしてトナー121を得た。トナー121の物性を表9に示す。
〔トナー122の製造例〕
トナー119の製造例において、使用する結着樹脂の量を30.0部に変更し、非晶性樹脂23の量を70.0部に変更する以外は、トナー119の製造例と同様にしてトナー122を得た。トナー122の物性を表9に示す。
〔トナー123の製造例〕
下記の方法により、乳化凝集トナーを製造した。
・非晶性樹脂分散液1:655部
・着色剤分散液:52部
・離型剤分散液1:130部
・イオン交換水:325部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):6.5部
上記各成分を、温度計、pH計、攪拌器を具備した3リットルの反応容器に入れ、温度25℃にて、0.3Mの硝酸を加えてpHを3.0にした。その後、ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)にて5,000rpmで分散しながら、上記で調製した硫酸アルミニウム水溶液(0.3質量%)を130質量部添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとに粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、さらに350部の非晶性樹脂分散液1を5分間かけて投入した。
非晶性樹脂分散液1を投入してから30分間保持した後、4質量%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、5℃ごとにpHが9.0になるように同様にして調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で2.0時間保持した。その後、冷却水にて容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーに、硝酸を加えてpH6.0に調製した後、アスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の電気伝導度を測定した。ろ液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、トナーを洗浄した。
洗浄されたトナーを湿式乾式整粒機で細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、洗浄処理されたトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に対してトナー101の製造例と同様に外添剤を添加し、トナー123を得た。トナー123の物性を表9に示す。
〔トナー124の製造例〕
トナー123の製造例において、非晶性樹脂分散液1(655部)を、非晶性樹脂分散液2(300部)と非晶性樹脂分散液3(355部)に変更し、離型剤分散液1を離型剤分散液2に変更した以外はトナー123の製造例と同様にして、トナー124を得た。トナー124の物性を表9に示す。
〔トナー125の製造例〕
トナー123の製造例において、非晶性樹脂分散液1を非晶性樹脂分散液3に変更し、離型剤分散液1を離型剤分散液2に変更した以外はトナー123の製造例と同様にして、トナー125を得た。トナー125の物性を表9に示す。
〔トナー126の製造例〕
トナー125の製造例において、離型剤分散液2に替えて離型剤分散液3を用いる以外はトナー125の製造例と同様にして、トナー126を得た。トナー126の物性を表9に示す。
〔トナー130の製造例〕
トナー126の製造例において、非晶性樹脂分散液3を非晶性樹脂分散液4に変更した以外はトナー126の製造例と同様にして、トナー130を得た。トナー130の物性を表9に示す。
〔トナー131の製造例〕
トナー123の製造例において、非晶性樹脂分散液1を非晶性樹脂分散液5に変更した以外はトナー123の製造例と同様にして、トナー131を得た。トナー131の物性を表9に示す。
Figure 2016157107
(実施例101〜126、比較例101〜106)
上記トナー101〜132に対して、表10および表11に示す組み合わせにて評価を行った。評価結果を表10および表11に示す。
以下に、本発明の評価方法及び評価基準について説明する。
画像形成装置としては市販のレーザープリンターであるLBP−7700Cの改造機および市販のプロセスカートリッジであるトナーカートリッジ323(マゼンタ、キヤノン製)を用いた。カートリッジ内部からは製品トナーを抜き取り、エアブローによって清掃した後、本発明のトナーを150g充填した。なお、イエロー、シアン、ブラックの各ステーションにはそれぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたイエロー、シアンおよびブラックカートリッジを挿入して評価を行った。
〈1.色域の評価〉
トナーが充填されたプロセスカートリッジを常温常湿環境(23℃/50%RH:以下N/N環境)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(GF−C081(キヤノン製)A4:81.4g/m)上に均等に9点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、0.25mg/cmから0.75mg/cmまで0.05mg/cm刻みで11枚の画像を作成した。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。定着温度:160℃、プロセススピード:240mm/secの条件で定着を行った。
10mm×10mmの四角画像上の彩度(C)測定を「Spectrolino」(マクベス社製)を用いて付属の取扱説明書に沿って行った。得られた9点の彩度を平均し、彩度の値とした。11枚の画像について彩度測定を行い、得られた最も高い彩度を以下の指標で評価した。
A:彩度が80以上であり、色域が非常に良好。
B:彩度が77以上80未満であり、色域が良好。
C:彩度が74以上77未満である。
D:彩度が74未満。
〈2.耐久性の評価〉
トナーが充填されたプロセスカートリッジ、プロセススピードが240mm/secとなるように改造したLBP−7700Cおよび転写紙(GF−C081)をN/N環境、および低温低湿環境(15℃/10%RH)に48時間放置した。
各環境において、転写紙上に印字率1%の画像を1000枚連続で出力した。その後、トナーの乗り量0.45mg/cmのベタ画像を1枚出力するとともに、現像ローラ上を目視で観察し、現像ローラの回転方向に対し平行なスジ(以下、現像ローラ周方向のスジ)発生の有無を確認した。ベタ画像上に出力方向に対し平行なスジ(以下、縦スジ)が発生するか、印字率1%の画像の出力枚数が20000枚に達するまで、上記サイクルで画像出力を行った。
現像ローラ上および画像上のスジが発生するタイミングを指標として、耐久性を以下の基準で評価した。
A:20000枚までベタ画像上の縦スジ・現像ローラ上の現像ローラ周方向のスジともに発生しない。耐久性が非常に良好。
B:20000枚までベタ画像上に縦スジが発生せず、18000枚まで現像ローラ上に現像ローラ周方向のスジも発生しない。耐久性が良好。
C:20000枚までベタ画像上に縦スジが発生せず、16000枚まで現像ローラ上に現像ローラ周方向のスジも発生しない。
D:20000枚未満でベタ画像上に縦スジが発生する。
〈3.帯電安定性の評価〉
トナーが充填されたプロセスカートリッジ、プロセススピードが240mm/secとなるように改造したLBP−7700Cおよび転写紙(GF−C081)をN/N環境および高温高湿環境(30℃/80%RH:以下H/H環境)に48時間放置した。各環境において、転写紙上に印字率1%の画像を20000枚連続で出力した後、48時間同環境に放置した。その後、中央の5cm×5cmの領域をマスキングした転写紙上にベタ白画像を1枚出力した。得られた画像のマスキングを外し、マスキング部と非マスキング部の反射率をTC−6DS(東京電色社製)にて測定した。下記式に従い、画像上のカブリを評価した。
カブリ(%)=マスキング部の反射率(%)−非マスキング部の反射率(%)
なお、カブリは低帯電トナーによって発生するため、吸水性の低い、帯電安定性に優れたトナーほど、高湿環境下でのカブリが発生しにくい。
A:カブリが1.0%以下。帯電安定性が非常に良好。
B:カブリが1.0%を超えて2.0%以下。帯電安定性が良好。
C:カブリが2.0%を超えて3.0%以下。
D:カブリが3.0%を超える。
〈4.定着性の評価〉
トナーが充填されたプロセスカートリッジをN/N環境にて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、0.70mg/cmとし、定着開始温度を評価した。尚、転写紙は、Fox River Bond(90g/m)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。尚、外部定着器は、定着温度を任意に設定可能にし、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/cm 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点として、低温定着性を以下の基準で評価した。
A:定着開始点が120℃以下であり、低温定着性が非常に良好。
B:定着開始点が120℃を超えて130℃以下であり、低温定着性が良好。
C:定着開始点が130℃を超えて140℃以下である。
D:定着開始点が140℃を超える。
Figure 2016157107
Figure 2016157107

Claims (20)

  1. 結着樹脂、顔料、結晶性樹脂および非晶性樹脂を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該顔料に対する該結晶性樹脂の吸着率A1が5%以上40%以下であり、
    該顔料に対する該非晶性樹脂の吸着率A2が20%以上60%以下であり、
    該A1および該A2が下記式(1)を満たし、
    A1<A2 (1)
    (式(1)中、A1は、スチレン16質量部とn‐ブチルアクリレート4質量部とを混合した溶媒20質量部、該結晶性樹脂0.1質量部、及び該顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。
    A2は、スチレン16質量部とn‐ブチルアクリレート4質量部とを混合した溶媒20質量部、該非晶性樹脂0.1質量部、及び該顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。)
    下記式(2)で示される相溶化度が70%以下であることを特徴とするトナー。
    相溶化度(%)=(1−B1/B2)×100 (2)
    (式(2)中、
    B1は、該非晶性樹脂と該結晶性樹脂とを9:1の質量比で混合した樹脂混合物を、30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、示差走査熱量計で測定される、2度目の降温過程での該結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの発熱量(J/g)を示す。
    B2は、該結晶性樹脂単独を、30℃から200℃まで加熱し、次いで200℃から0℃まで冷却し、次いで0℃から120℃まで加熱し、120℃で5分間保持した後に、120℃から0℃まで冷却したとき(2度目の降温過程)、示差走査熱量計で測定される、2度目の降温過程での該結晶性樹脂の結晶化に由来する発熱ピークの発熱量(J/g)を示す。ただし、B1およびB2において、該樹脂混合物および該結晶性樹脂を加熱するときの昇温速度、又は冷却するときの降温速度は、いずれも10℃/minである。)
  2. 該非晶性樹脂が、ポリエステル樹脂である請求項1に記載のトナー。
  3. 該ポリエステル樹脂が、主鎖および側鎖の少なくとも一方に、脂環式構造を有するアルコールに由来するユニット又は脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニットを有する請求項2に記載のトナー。
  4. 該ポリエステル樹脂を構成する全ユニット数(mol)に対する該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニット数(mol)の比率が、0.1%以上50%以下である請求項3に記載のトナー。
  5. 該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニットが、下記式(A−1)〜(A−5)で示される化合物のいずれかに由来するユニットである請求項3または4に記載のトナー。
    Figure 2016157107

    (式(A−1)中、RからRのうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R−OH、または−R−COOHを示す。−COOHまたは−R−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。RからRのうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。RおよびRはアルキレン基を示す。
    式(A−2)中、R11からR20のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R−OH、または−R10−COOHを示す。−COOHまたは−R10−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R11からR20のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。RおよびR10はアルキレン基を示す。
    式(A−3)中、R21からR24のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R25−OH、または−R26−COOHを示す。−COOHまたは−R26−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R21からR24のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R25およびR26はアルキレン基を示す。
    式(A−4)中、R31からR36のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R37−OH、または−R38−COOHを示す。−COOHまたは−R38−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R31からR36のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R37およびR38はアルキレン基を示す。
    式(A−5)中において、R41からR44のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R45−OH、または−R46−COOHを示す。−COOHまたは−R46−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R41からR44のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R45およびR46はアルキレン基を示す。)
  6. 該脂環式構造を有するアルコール又は該脂環式構造を有するカルボン酸に由来するユニットが、前記式(A−3)で示される化合物に由来するユニットである請求項5に記載のトナー。
  7. 前記式(A−3)で示される化合物が、1,3−アダマンタンジオール、または1,3−アダマンタンジカルボン酸である請求項5に記載のトナー。
  8. 該吸着率A1および前記吸着率A2が、下記式(3)を満たす請求項1から7のいずれか1項に記載のトナー。
    10≦A2−A1≦55 (3)
  9. 該式(2)で示される相溶化度が、0%以上60%以下である請求項1から8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 該吸着率A2が、20%以上50%以下である請求項1から9のいずれか1項に記載のトナー。
  11. 該顔料に対する該結着樹脂の吸着率A3が、15%以下である請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー。
    (A3は、スチレン16質量部とn‐ブチルアクリレート4質量部とを混合した溶媒20質量部、前記結着樹脂0.1質量部、及び前記顔料1.0質量部とを混合して得られた混合液を測定したときの吸着率を示す。)
  12. 該結晶性樹脂の重量平均分子量が5000以上100000以下である請求項1から11のいずれか1項に記載のトナー。
  13. 該結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂である請求項1から12のいずれか1項に記載のトナー。
  14. 該顔料が、カーボンブラック、またはキナクリドン骨格を有するマゼンタ顔料である請求項1から13のいずれか1項に記載のトナー。
  15. 請求項1から14のいずれか1項に記載のトナー粒子を有するトナーを製造するトナーの製造方法であって、該トナー粒子の製造工程が、下記工程(A)または(B):
    (A)重合性単量体、前記結晶性樹脂、前記非晶性樹脂および前記顔料を含有する組成物の粒子を水系媒体中で形成して懸濁液を得る造粒工程、及び該懸濁液において、該組成物の該粒子に含まれる重合性単量体を重合する重合工程、
    (B)有機溶媒に、結着樹脂、前記結晶性樹脂、前記非晶性樹脂および前記顔料を溶解又は分散して樹脂溶液を調製する溶解工程、該樹脂溶液を水系媒体中に分散させ造粒する造粒工程、造粒された粒子中に含有される有機溶媒を除去して樹脂粒子を製造する脱溶剤工程、
    のいずれかを有することを特徴とするトナーの製造方法。
  16. 該(A)の工程を経てトナーを製造することを特徴とする請求項15に記載のトナーの製造方法。
  17. ポリエステル樹脂および顔料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該ポリエステル樹脂が、主鎖および側鎖の少なくとも一方に、アダマンタン構造を有するアルコール又はアダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットを有し、
    該ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000以上35000以下であることを特徴とするトナー。
  18. 該アダマンタン構造を有するアルコール又は該アダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットが、下記式(A−3)に示される化合物に由来するユニットである請求項17に記載のトナー。
    Figure 2016157107

    (式(A−3)中、R21からR24のうちの少なくとも2つは、それぞれ独立して、−OH、−COOH、−R25−OH、または−R26−COOHを示す。−COOHまたは−R26−COOHは、カルボキシル基を誘導体化したハロゲン化アシル、エステル、酸無水物でもよく、分子内で酸無水物を形成していてもよい。R21からR24のうちの残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を示す。R25およびR26はアルキレン基を示す。)
  19. 該アダマンタン構造を有するアルコール又は該アダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットが、1,3−アダマンタンジオール、1,3−アダマンタンジメタノール、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジ酢酸、3−(ヒドロキシメチル)−1−アダマンタノール、1,3,5−アダマンタントリオール、1,3,5−アダマンタントリカルボン酸のいずれかに由来するユニットである請求項17に記載のトナー。
  20. アダマンタン構造を有するアルコール又は該アダマンタン構造を有するカルボン酸に由来するユニットが、1,3−アダマンタンジオール、または1,3−アダマンタンジカルボン酸である請求項17に記載のトナー。
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