JP4999525B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法,静電記録法,トナージェット方式記録法などを利用した記録方法に用いられるトナーおよびその製造方法に関するものである。詳しくは、本発明は、静電潜像担持体上にトナー画像を形成後、転写材上に転写させてトナー画像を形成し、熱圧力下で定着して定着画像を得る、複写機,プリンター,ファックスに用いられるトナーに関する。
近年、電子写真装置に於いても省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられ、定着装置にかかる熱量の大幅な削減が挙げられており、トナーにおいても、より低エネルギーで定着が可能ないわゆる「低温定着性」のニーズが高まっている。
従来、より低温での定着を可能とするためには結着樹脂をよりシャープメルトにする手法が効果的な方法の一つとして知られているが、この点においてポリエステル樹脂は優れた特性を示す。
一方、高画質化の別の観点として、高解像・高精細化の目的から、トナーの小粒径化・粒度分布シャープ化が進められるとともに、転写効率や流動性の向上の目的から球形のトナーが好適に用いられるようになってきている。そして効率的に小粒径で球形なトナー粒子を調製する方法としては、湿式法が用いられるようになってきている。
シャープメルトなポリエステル樹脂を用いることのできる湿式法として、樹脂成分を水と非混和性である有機溶媒に溶解し、この溶液を水相中に分散して油滴を形成することにより、球形トナー粒子を製造する「溶解懸濁」法が提案されている(例えば特許文献1)。この手法によれば、低温定着性に優れるポリエステルを結着樹脂とした小粒径で球形のトナーを簡便に得ることができる。
更に、上述したポリエステルを結着樹脂とした溶解懸濁法で生成されたトナー粒子において、更なる低温定着性を目的として、カプセル型のトナー粒子も提案されている。
例えば、特許文献2にはポリエステル樹脂とイソシアネート基を有する低分子化合物およびその他の成分を酢酸エチルに溶解・分散して油層を調整し、水中で液滴を調製することにより、液滴界面でイソシアネート基を有する化合物を界面重合させることで、ポリウレタンもしくはポリウレアを最外殻としたカプセルトナー粒子を調製する方法が提案されている。
また特許文献3、4にはそれぞれビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のいずれかまたはそれらを併用した樹脂微粒子の存在下で溶解懸濁法によりトナー母粒子を調整し、該微粒子でトナー表面が被覆されたトナー粒子を調整する手法が提案されている。
また、特許文献5には、ウレタン変性ポリエステル樹脂微粒子を分散剤として用いた溶解懸濁法によるトナー粒子が提案されている。特許文献6には、ポリウレタン樹脂(a)
からなる皮膜状の1層以上のシェル層(P)と樹脂(b)からなる1層のコア層(Q)とで構成されるコア・シェル型のトナー粒子が提案されている。
このカプセル型のトナー粒子においては、コア部分を低粘度にし、耐熱性保存性に劣る性質を、シェル部分の耐熱保存性で補う構成をとる。この場合、シェル部分はやや熱的に
固いものを用いるために、高度に架橋したり、高い分子量するなどの工夫が必要であるため低温定着性を阻害してしまう傾向にある。
しかしながら、カプセル型トナーとしてコア部分の熱的に柔らかく耐熱性保存性に劣る性質を、シェル部分の耐熱保存性で補う構成をとった場合においても、シェル形成が不十分な場合、コア部分の特性を反映し、耐熱保存性が悪化したりする。また、十分なシェルを形成した場合においても、熱的、機械的負荷により、シェルが破壊される場合、耐熱保存性が悪化する。そのため、シェル形成があるといっても単純にコア部分を軟らかくすることは厳しかった。
一方、結晶性ポリエステルをコア内部に含有することにより、定着性の改善する技術が紹介されている。
例えば、特許文献7には、結晶性ポリエステルを有機溶媒中に分散した分散液を用いる技術が開示され、分散液を用いて、トナーを製造する方法が開示されている。
しかしながら、このような方法で結晶性ポリエステルをトナー中に分散した場合でも、結晶性ポリエステルが持つシャープメルト性の効果が十分に発揮できず、大きな低温定着性改善には至ってはいない。
また、特許文献8には、トナー表面に結晶性ポリエステル樹脂を含む樹脂微粒子を存在させ、保存性、耐オフセット性を改善する技術が開示されている。この場合、表層部の低温での溶融性は改善できるものの、バインダー樹脂の改善が不十分であり、コア・シェル構成の課題を解決するには至っていない。
特開平08−248680号公報 特開平05−297622号公報 特開2004−226572号公報 特開2004−271919号公報 特許3455523号 WO2005/073287 特開2005−015589号公報 特開2005−024784号公報
本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであり、低温定着性に優れたカプセルトナーでありながら、耐オフセット性が高く、帯電性にも優れたトナーを提供することにある。更には、小粒径で粒度分布がシャープで球形のトナーを提供することにある。
本発明者らは、上記問題を解決するべく鋭意検討を行った結果、
結着樹脂(a)、結晶性ポリエステル(a2)、着色剤及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、樹脂(b)を少なくとも含有する表面層(B)を有するカプセル型のトナー粒子を有するトナーであって、前記結着樹脂(a)はポリエステル樹脂(a1)を主成分とする樹脂であり、前記結晶性ポリエステル(a2)は、前記トナー母粒子(A)に、3質量%以上30質量%以下含有されており、前記表面層(B)の量は、前記トナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0質量%以下であり、
前記トナーの粘弾性測定において、温度(T)に対する貯蔵弾性率G’(T)(dN/m)の常用対数Log(G’(T)/(dN/m))をF(T)とした場合、温度50℃以上150℃以下の範囲において、温度に対する変化率dF(T)/dTの最小値をとる温度Tが温度60℃以上100℃以下の範囲に存在し、前記最小値が−0.20(℃−1)より小さく、
前記トナー粒子は、前記樹脂(b)を主成分とする微粒子及び前記結晶性ポリエステル(a2)を分散させた水系媒体中に、少なくとも、前記結着樹脂(a)、前記着色剤及び前記ワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて得られた溶解物又は分散物を分散させ、得られた分散液から溶媒を除去し乾燥することによって得られることを特徴とするトナーによってこれらの問題が解決されることを発見し本発明に至った。
本発明において、トナーはカプセル型の構造を有する。そして本発明は、低粘度、離型性、着色といった機能をトナー母粒子(A)にもたせ、表面層(B)に耐熱保存性や現像性に関与する帯電性等の機能を持たせることにより、安定に用いることのできるトナーを提供することが可能となった。また、低粘度である内部のシェルの影響を押さえることにより、帯電性、現像性、転写性、クリーニング性といった電子写真特性に求められる特性を満足できるトナーを提供することが可能となった。更に、該トナーの粘弾性測定において、60乃至100℃の範囲に温度に対する変化率dF(T)/dTの最小値をとる温度Tが存在し、急激に貯蔵弾性率(G’)を減少させることにより、耐熱保存性を維持したまま、低温でのシャープメルトが満足できるトナーを提供することが可能となった。
本発明では結着樹脂(a)、着色剤及びワックスを含有するトナー母粒子(A)の表面に、表面層(B)を有するカプセル構造を有している。カプセル構造をとらない場合、例えばワックス含有トナーでは、トナー表面にワックスが析出することにより、トナーが凝集しやすくなり、現像領域での攪拌不良、クリーナーでのつまり等を引き起こしやすい。また、顔料がトナー表面に出ることで、帯電量が各顔料により異なるため、フルカラー用のカラートナーとして用いる場合、各色での挙動が変わりやすい。また、黒トナー用顔料にカーボンブラックを用いた場合、トナーの抵抗が変わり、帯電量が変わる以外に、転写時の振る舞いが変わりやすかった。また、低粘度のトナー母粒子(A)を用いる場合、耐熱保存性を満足しにくい。
これらの影響をなくすために該表面層(B)は、該トナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0質量%以下である。1.0質量%より小さい場合、カプセル化が不十分であり、上記、問題点が発生しやすくなる。また15.0質量%より大きい場合、定着時においても、該表面層(B)の性質を強く反映し、シャープメルトであるコアの特徴を発揮できにくくなる。そのため好ましくは、2.0質量%以上12.0質量%以下、より好ましくは、2.5質量%以上10.0質量%以下である。
しかしながら、カプセル型トナーは、耐熱保存性が良化する一方で、トナー母粒子が比較的高粘度の表面層を有することで、定着阻害を発生しやすく、十分な低温定着性を得にくい。そのため、表面層(B)は、耐熱保存性を満足しながら、できるだけ、低粘度にする必要が生じる。しかしながら一方で、該トナー母粒子(A)は、低温での粘度を低く設定することが出来なくなってきている。
一方、前述のように、結晶性ポリエステルをトナー中に含有させシャープメルト性を達成する方法も提案されている。しかしながら、トナー中の結晶性ポリエステルの結晶性系が崩れる場合、本来のシャープメルトの特性を反映できなかった。また、結晶系を維持出来た場合においても、結着樹脂(a)との相溶性が無い場合、低温での特性を改善できなかった。
本発明者らは、これらの点を改善し、本発明に至った。すなわち、(1)結晶性ポリエステルをトナー中に微分散すること、(2)微分散した結晶性ポリエステルの結晶系を維持すること、(3)定着時に溶融した結晶性ポリエステルが結着樹脂(a)と相溶し、軟化温度を下げること、が必要であることが分かった。そしてその結果、トナーの粘弾性測定においては、温度(T)に対する貯蔵弾性率G’(T)(dN/m)の常用対数Log(G’(T)/dN/m)をF(T)とした場合、任意の温度でF(T)が大きく変化する点を持つこと、即ち、温度に対する変化率dF(T)/dTが任意の温度で最小値がもつことが必要であることが分かった。上記事項を達成することにより、結晶性ポリエステルの効果を十分に発揮できるようにしたものである。
本発明では、トナーの粘弾性測定において、温度(T)に対する貯蔵弾性率G’(T)(dN/m)の常用対数Log(G’(T))をF(T)とした場合、温度50℃以上150℃以下の範囲において、温度に対する変化率dF(T)/dTの最小値をとる温度Tが温度60℃以上100℃以下の範囲に存在する。Tが60℃より小さい場合、低粘度の表面層(B)を用いると、耐熱保存性が満足しにくくなり、また、Tが100℃を超えると、低温定着性の効果が発揮できない。好ましくは、60℃以上80℃以下の範囲である。
更に、本発明において、シャープメルト性を実現するためには、変化率dF(T)/dTの最小値は−0.15(℃−1)より小さく、好ましくは、最小値は−0.20(℃−1)より小さい。
また、結晶性ポリエステルの溶解特性より、上記最小値は−0.70(℃−1)、更には−0.50(℃−1)より大きなものを用いる。
また、最小値の前後2.5℃における、貯蔵弾性率の比G’(T−2.5)/G(T+2.5)の値が3.0より大きく、50.0より小さいことが好ましい。更に好ましくは、5.0より大きく、30.0より小さいことである。この比が小さい場合、粘度を十分に下げることが出来ず、十分な定着性が得にくくなる。この比が大きい場合、高温での弾性が不十分になりホットオフセットのなどの不都合が生しやすくなる。
また、トナーは150℃における貯蔵弾性率G’(150)(dN/m)が、1×10 dN/mより大きく、1×10 dN/mより小さいことが好ましい。150℃における貯蔵弾性率G’が1×10 dN/m以下の場合、高温での定着において、トナーの高温オフセットが発生しやすくなる。1×10 dN/m以上の場合、グロスコントロールが難しくなったり、他色との混色が不十分になりやすい。より好ましくは2×10 dN/mより大きく、5×10より小さいことである。
上記特性を満足するために、本発明のトナーは、トナー母粒子(A)に結晶ポリエステル(a2)を含有させることが好ましい。該結晶性ポリエステル(a2)は融点(Tm)が60℃以上100℃以下に存在することが好ましく、より好ましくは、融点(Tm)が60℃以上80℃以下にすると良い。
また、(a2)の融点(Tm)が60℃以上100℃以下に存在するという条件は、結晶性PESのモノマー種を選択することにより満たすことが可能である。
また、結晶性ポリエステル(a2)はトナー母粒子(A)に対し、5質量%以上30質量%以下含有させることが好ましい。より好ましくは、7質量%以上25質量%以下である。
更に、トナー母粒子(A)に用いる結着樹脂(a)の種類、結晶性ポリエステル(a2
)の導入方法により、結晶性ポリエステル(a2)の分散状態や、結晶性ポリエステルが
溶融した後の結着樹脂(a)との相溶性が向上する。その結果、上記トナーの粘弾性特性を満足できるようになる。
以下に本発明のトナー母粒子(A)について詳しく述べる。本発明のトナー母粒子(A)は結着樹脂(a)、着色剤、ワックスを少なくとも含有する。さらに、結晶性ポリエステル(a2)、及び他の添加剤を含んでもよい。
本発明に用いられる、結着樹脂(a)は、主成分としてポリエステル樹脂(a1)を用いる。ここで主成分とは、結着樹脂中50質量%以上ポリエステル樹脂(a1)を含有するということである。上記ポリエステル樹脂を形成するアルコール成分としては脂肪族ジ
アルコールを主成分として用いた樹脂であることが好ましい。上記脂肪族ジアルコールとしては、好ましくは炭素数2〜8、より好ましくは炭素数2〜6のジアルコールが好ましい。炭素数2〜8の脂肪族ジアルコールとしては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール等のジオール、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等の3価以上の多価アルコールが挙げられる。これらの中では、α,ω−直鎖アルカンジオール好ましく、1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールがより好ましい。更に耐久性の観点から、脂肪族アルコールの含有量はアルコール成分中、30〜100モル%であることが好ましく、より好ましくは50〜100モル%である。
上記脂肪族アルコール以外に下記のアルコールが含有されていても可能であるが、下記アルコールの含有量はアルコール成分中、50モル%以下であることが好ましく、より好ましくは30モル%で以下ある。該アルコールとしては、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
ポリエステル樹脂を形成する酸成分としては以下のものが挙げられる;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族多価カルボン酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸等の脂肪族多価カルボン酸、それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル(炭素数1〜8)エステル等。
上記カルボン酸は、帯電性の観点から、芳香族多価カルボン酸化合物が含有されていることが好ましく、その含有量は、カルボン酸成分中、30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%がより好ましい。
原料モノマー中には、定着性の観点から、3価以上の多価モノマー、即ち3価以上の多価アルコール及び/又は3価以上の多価カルボン酸化合物が含有もよい。
上記ポリエステル樹脂の製造は、特に限定されず、公知の方法に従えば良い。例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じてエステル化触媒を用いて、180〜250℃の温度で縮重合することにより製造できる。
上記結着樹脂は、上記脂肪族アルコールをアルコール成分として使用したポリエステル樹脂を主成分として含むことが好ましい。一方、上記結着樹脂が、アルコール成分としてビスフェノール系モノマーを使用したポリエステル樹脂を含む場合であっても、該結着樹脂の溶融特性に大きな差は見られない。しかしながら、該結着樹脂を用いたトナー母粒子は造粒性が悪く、球形状のトナー母粒子を得ることが難しい。
上記結着樹脂は、特定量の脂肪族アルコールをアルコール成分として使用したポリエステル樹脂以外の樹脂、例えば、脂肪族アルコールの使用量が前記範囲外であるポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステルとスチレンアクリルの混合樹脂、エポキシ樹脂等が含有されていてもよい。その場合、特定量の脂肪族アルコールをアルコール成分として使用したポリエステル樹脂の含有量が、結着樹脂全量に対して、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。
更に本発明では結着樹脂の分子量は、ピーク分子量が8000以下、好ましくは5500未満であることがより好ましい形態の一つである。更に、分子量10万以上の割合が5
.0%以下、より好ましくは1.0%以下であることも好ましい形態の一つである。
ピーク分子量が8000を超える場合であったり、分子量10万以上の割合が5.0%を超える場合であったりすると、表層樹脂の種類や量によっては定着性が著しく損なわれる場合がある。
また本発明においては、結着樹脂の分子量が1000以下の割合が10.0%以下、より好ましくは7.0%未満であることが好ましい。
分子量が1000以下の割合が10.0%より多い場合には、比較的熱的に不安定である低分子量成分が部材を汚染してしまう場合がある。
本発明においては、特に上記した分子量が1000以下の割合を10.0%以下にする
ために、以下のような調製方法を好適に用いることができる。
本発明者らは、分子量1000以下の割合を少なくするためには、結着樹脂を溶媒に溶解させその溶液を水と接触させて放置することによって、分子量1000以下の割合を効果的に減少させることができることを発見した。すなわちこのような操作により、水中に上記分子量1000以下の低分子量成分が溶出し、効果的に結着樹脂溶液から除去することができると考えている。
上記のことから、本発明においては、トナーの製造方法として前述した溶解懸濁法を用いることが好ましい。結着樹脂と着色剤とワックスとを溶解乃至分散した溶液を、水系媒体中で懸濁させる前に、水系媒体と接触させたまま放置する方法を用いることで効率的に低分子量成分を除去することができる。
本発明においてトナーの分子量を調節する場合には、2種類以上の分子量を持つ結着樹脂を混合して用いても良い。
本発明に用いられる結晶性ポリエステル(a2)は、脂肪族ジオールを主成分にしたアルコール成分と脂肪族ジカルボン酸化合物を主成分としたカルボン酸成分を縮重合させて得られた樹脂が好ましい。2価以上の多価アルコールからなるアルコール成分と、2価以上の多価カルボン酸化合物からなるカルボン酸成分とを含有した単量体を用いて得られる。その中でも、炭素数が2〜6、好ましくは4〜6の脂肪族ジオールを60モル%以上含有したアルコール成分と炭素数が2〜8、好ましくは4〜6、より好ましくは4の脂肪族ジカルボン酸化合物を60モル%以上含有したカルボン酸成分を縮重合させて得られた樹脂が好ましい。
炭素数2〜6の脂肪族ジオールとしては以下のものが挙げられる;エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール。これらの中でも、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
アルコール成分には、脂肪族ジオール以外の多価アルコール成分が含有されていてもよい。該多価アルコール成分としては以下のものが挙げられる;ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物等の2価の芳香族アルコールやグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコール。
炭素数2〜8の脂肪族ジカルボン酸化合物と以下のものが挙げられる;シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、及びこれらの酸の無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等。これらの中ではフマル酸及びアジピン酸が好ましく、フマル酸がより好ましい。
カルボン酸成分には、脂肪族ジカルボン酸化合物以外の多価カルボン酸成分が含有されていてもよい。該多価カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;セバシン酸、アゼライン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸;及びこれらの酸の無水物、アルキル(炭素数1〜3)エステル等が挙げられる。
側鎖にスルホン酸基を有するモノマーも水相への分散性の向上や、油相中での耐溶剤性を上げる上で有効である。側鎖にスルホン酸基を持つジオール化合物としては、例えば、スルホイソフタル酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸及びその金属塩等を挙げることができる。
アルコール成分とカルボン酸成分は、不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒等を用いて、150〜250℃の温度で反応させること等により縮重合させることができる。
本発明に用いられる結晶性ポリエステルはトナー中に結晶構造を残したまま、微分散させることが好ましい。そのため、結晶性ポリエステルは水分散のラテックスの状態で形成することが好ましい。そのため、結晶性ポリエステル内に、スルホン基またはカルボキシ基を含有させ、それによる自己乳化性を持たせることが好ましい。
結晶性ポリエステル(a2)の樹脂微粒子の調製は特に限定されるものではないが、乳化重合法を用いることや、樹脂を溶媒に溶解、または溶融することにより液状化し、これを水系媒体中で懸濁することにより造粒できる。
本発明に用いられる離型剤(ワックス)としては、例えば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、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス;及び脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したものが挙げられる。さらにベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物等が挙げられる。本発明において特に好ましく用いられるワックスは、溶解懸濁において、WAX分散液の作製のしやすさ、作製したトナー中への取り込みやすさ、定着時におけるトナーからの染み出し性、離型性から、エステルワックスが良い。
本発明においてエステルワックスとは、1分子中にエステル結合を少なくとも1つ有していればよく、天然ワックス、合成ワックスのいずれを用いてもよい。
合成エステルワックスの例としては例えば、長鎖脂肪酸と長鎖アルコールから合成されるモノエステルワックスが挙げられる。長鎖直鎖飽和脂肪酸は一般式Cn H2n+1COOHで表わされ、n=5〜28程度のものが好ましく用いられる。また長鎖直鎖飽和アルコールはCn H2n+1OHで表わされn=5〜28程度のものが好ましく用いられる。
ここで長鎖直鎖飽和脂肪酸の具体例としては、カプリン酸,ウンデシル酸,ラウリン酸,トリデシル酸,ミリスチン酸,パルミチン酸、ペンタデシル酸,ヘプタデカン酸,テトラデカン酸,ステアリン酸,ノナデカン酸,アラモン酸,ベヘン酸,リグノセリン酸,セロチン酸,ヘプタコサン酸,モンタン酸およびメリシン酸等が挙げられる。
一方、長鎖直鎖飽和アルコールの具体例としては、アミルアルコール,ヘキシールアルコール,ヘプチールアルコール,オクチルアルコール,カプリルアルコール,ノニルアルコール,デシルアルコール,ウンデシルアルコール,ラウリルアルコール,トリデシルアルコール,ミリスチルアルコール,ペンタデシルアルコール,セチルアルコール,ヘプタデシルアルコール,ステアリルアルコール,ノナデシルアルコール,エイコシルアルコール,セリルアルコールおよびヘプタデカンノオール等が挙げられる。
また、1分子にエステル結合を2つ以上有するエステルワックスとしては例えば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-ビス-ステアレート等);ポリアルカノールエステル(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、等が挙げられる。
また、天然エステルワックスの例としてはキャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油、蜜ろう、ラノリン、カスターワックス、モンタンワックスおよびその誘導体等が挙げられる。
また、その他の変性ワックスとしては、ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミド等);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミド等);及びジアルキルケトン(ジステアリルケトン)等が挙げられる
上記ワックスは部分ケン化されていてもよい。
上記のうち、より好ましいワックスとしては、直鎖脂肪酸酸と直鎖脂肪族アルコールとによる合成エステルワックスもしくは、上記エステルを主成分とする天然ワックスである。
この理由は定かでないが、ワックスが直鎖状の構造を持つことにより、溶融状態での移動度が高くなるためであると思われる。すなわち、ワックスは定着時に結着樹脂であるポリエステルや表層のジオールとジイソシアネートの反応物といった比較的極性の高い物質の間を通り抜けてトナー表層へ染み出ることが必要である。しかし、このような極性の高い物質の間を通り抜けるには、ワックスは出きるだけ直鎖状の構造であることが有利に働いているものと思われる。
さらに、本発明においては上記した直鎖構造に加えてエステルがモノエステルであることがより好ましい。これも上述した理由と同様に、分岐した鎖にそれぞれエステルが結合しているようなバルキーな構造では、ポリエステルや本発明の表面層のような極性の高い物質を通り抜けて表面に染み出るのが困難な場合があると筆者らは推測している。
また本発明においては、必要に応じてエステルワックス以外の炭化水素系ワックスを併用することも好ましい形態の一つである。
上記したワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムおよびこれらの誘導体の如き石油系天然ワックス、フィッシャートロ
プッシュワックス、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等)の如き合成炭化水素;、オゾケライト、セレシンの如き天然ワックス、が挙げられる。
本発明において、トナー中に於けるワックスの含有量は、5.0〜20.0質量%、よ
り好ましくは5.0〜15.0質量%である。5.0質量%より少ないと、トナーの離型性を保てなくなり、20.0質量%より多い場合は、トナー表面にワックスが露出し易くな
り、耐熱保存性の低下を招く恐れがある。
本発明においてワックスは、DSCにおいて、60℃以上90℃以下に最大吸熱ピークを有することが好ましい。最大ピークが60℃より低いと、トナー表面にワックスが露出し易くなり、耐熱保存性の低下を招く恐れがある。また最大吸熱ピークが90℃より高いと、定着時に適切にワックスが溶融せず低温定着性や耐オフセット性に劣る場合がある。
本発明に於けるカラートナーに用いられる着色剤としては以下のものが用いられる。
イエロー色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12、13、14、15、17、23、62、65、73、74、81、83、93、94、95、97、98、109、110、111、117、120、127、128、129、137、138、139、147、151、154、155、167、168、173、174、176、180、181、183、191、C.I.バットイエロー1,3,20。染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントイエロー19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、162。これらのものは単独或いは2種類以上のものを併用して用いる。
マゼンタ色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,48;2、48;3、48;4、49,50,51,52,53,54,55,57,57;1、58,60,63,64,68,81,81;1、83,87,88,89,90,112,114,122,123,144、146,150,163,166、169、177、184,185,202,206,207,209,220、221、238、254;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35。
マゼンタ用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1,3,8,23,24,25,27,30,49,52、58、63、81,82,83,84,100,109,111、121、122等、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8,13,14,21,27;C.I.ディスパースバイオレット1の如き油溶染料;C.I.ベーシックレッド1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40;C.I.ベーシックバイオレット1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28の如き塩基性染料。これらのものは単独或いは2種類以上のものを併用して用いる。
シアン色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、7、15、15;1、15;2、15;3、15;4、16、17、60、62、66;C.I.バットブルー6、C
.I.アシッドブルー45。染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93、95。これらのものは単独或いは2種類以上以上のものを併用して用いる。
黒色の顔料としては、以下のものが挙げられる。ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック。又、マグネタイト、フェライトの如き金属酸化物も用いられる。
本発明においては着色剤として、極端に水への溶解度の高い染料、顔料を用いることはあまり好ましくない。上記した染料・顔料を用いると製造工程中に水中へ溶解し、造粒が乱れたり、所望の着色を得られなくなる場合がある。
本発明においては、必要に応じて荷電制御剤を用いることができる。荷電制御剤は、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナーのコア部分に含まれていてもよいし、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物である表面層に含まれていても良い。
帯電制御剤としては、以下のものが挙げられる。ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、含金アゾ錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及びサリチル酸誘導体の金属塩。
具体的には、以下のものが挙げられる。ニグロシン系染料のボントロンN−03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX
VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基及び四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物。
次に表面層(B)について述べる。
表面層(B)は樹脂(b)を含有していることが好ましい。樹脂(b)としては、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂(b)としては、上記樹脂の2種以上を併用しても差し支えない。本発明においては、水性分散液を形成しうる樹脂が好ましく、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすいため、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂を好ましく用いることが出来る。表面層(B)の粘度を下げるためには、ポリエステルを構成要素にもつポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。また、溶剤に対する適度の親和性を示し、水分散性、粘度の調整、粒径の揃えやすさから、ウレタン結合により形成された化合物であるポリウレタン樹脂が特に好ましく用いることが出来る。
以下ポリウレタン樹脂について詳しく述べる。上記ポリウレタン樹脂はジオールとジイソシアネート基を含有する物質との反応物であり、ジオール、ジイソシアネートの調整により、各種機能性をもつ樹脂を得ることが出来る。
イソシネート基を含有する物質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)6〜20の芳香族イソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族イソシアネート、炭素数4〜15の脂環式イソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族イソシアネート及びこれらの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、オキサゾリドン基含有変性物等。以下、変性イソシアネートともいう)及びこれらの2種以上の混合物。
上記芳香族イソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタン。
また樹脂(b)は、上記ポリウレタン樹脂として、上記し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。上記した3官能以上のイソシアネート化合物としては例えば、ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等が挙げられる。
上記脂肪族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)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族イソシアネート。
上記脂環式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(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−及び/又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート。
上記芳香脂肪族イソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。m−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)。又、上記ポリイソシアネートの変性物には、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、オキサゾリドン。
上記変性イソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI等のイソシアネートの変性物及びこれらの2種以上の混合物[例えば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]が挙げられる。これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族イソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ポリイソシアネート、及び炭素数4〜15の脂環式イソシアネートであり、特に好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、及びIPDIである。
また、上記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、以下のものが挙げられる。アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールなど);上記したアルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は直鎖状であっても、分岐していてもよい。本発明においては分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);
脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);
上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;その他、ポリラクトンジオール(ポリε−カプロラクトンジオールなど)、ポリブタジエンジオール。
これらのうち好ましいものは、酢酸エチルへの溶解性(親和性)を考えるとアルキル構造が好ましく、炭素数2〜12のアルキレングリコールを用いることが好ましい。
また上記ポリウレタン樹脂においては上記したジオール類に加えて、末端が水酸基であるポリエステルオリゴマーも好適なジオール類として用いることができる。
このとき、末端ジオールポリエステルオリゴマーの分子量は3000以下、より好ましくは800以上2000以下であることが好ましい。
オリゴマーの分子量がこれ以上大きくなると、イソシアネート末端の化合物との反応性が低下し、ポリエステルの性質が強くなりすぎて酢酸エチルに可溶となってしまう。
また、上述したオリゴマーはジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を構成するモノマー中において、1モル%以上10モル%以下、より好ましくは3モル%以上6モ
ル%以下含有されていることが好ましい。
末端水酸基ポリエステルオリゴマーが10モル%を超えて含有されている場合、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物が酢酸エチルに可溶となってしまう場合がある。
また該ポリエステルオリゴマーが1モル%より少ないと、ジオール成分とジイソシアネ
ート成分との反応物が熱的に固くなりすぎて定着性を阻害したり、結着樹脂との親和性が低下して表層が形成され難くなったりする場合がある。
上記したポリエステルオリゴマーのポリエステル骨格と、後述する結着樹脂のポリエステル骨格は、同一であることが、良好なコア・シェルを形成するためには好ましい。これは表層のジオール成分とジイソシアネート成分との反応物とコアのとの親和性と関係している。
また上述したポリエステルオリゴマーは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどで変性された、エーテル結合を有していても良い。
また上記ポリウレタン樹脂においてはジオール成分とジイソシアネート成分との反応物に加えて、アミノ化合物とイソシアネート化合物の反応物いわゆるウレア結合を持つ化合物も併用して用いることができる。
上記ポリウレタン樹脂に用いることのできるアミノ化合物としては以下のものが挙げられる。ジアミン、たとえばジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノヘキサン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジアミン、IPDA)、4,4′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、アミノエチルエタノールアミン、ヒドラジン、ヒドラジン水和物、またはトリアミン、たとえばトリエチルアミン、ジエチレントリアミンおよび1,8−ジアミノ−4−アミノメチルオクタン。
上記ポリウレタン樹脂においては、上記したアミノ化合物のほかに、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物に加えて、イソシアネート化合物とカルボン酸基、シアノ基、チオール基といった、反応性の高い水素が存在する基を有する化合物との反応物を併用して用いることもできる。
また上記ポリウレタン樹脂においては、上記した少なくともジイソシアネート成分とジオール成分との応物が側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩の基又はスルホン酸基の塩構造を有していることを特徴としている。該カルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩の基又はスルホン酸基の塩構造は、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を形成するモノマーの側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩の基又はスルホン酸基の塩構造を持たせることで容易に導入することができる。
該モノマーのうち、汎用性のあるモノマーとして、側鎖に上記した基を有するジオール類を好適に用いることができる。
側鎖にカルボン酸基を持つジオール化合物として例えば、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロールペンタン酸等のジヒドロキシルカルボン酸類及びその金属塩を挙げることができる。
側鎖にスルホン酸基を有するモノマーも水性分散液を形成しやすく、また、油相の溶剤に溶けることなく、安定にカプセル型構造を形成するために有効である。側鎖にスルホン酸基を持つジオール化合物としては例えば、スルホイソフタル酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸及びその金属塩等を挙げることができる。
上記した、側鎖にカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩の基又はスルホン酸基の塩構造をもつジオール類は、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を形成するモノマーのうち、10モル%以上50モル%以下、より好ましくは20モル%以上30モル%以下含まれていることが好ましい。
該ジオールが10モル%より少ない場合には微粒子の分散性が悪くなり造粒性が著しく損なわれる場合がある。また50モル%より多い場合には、場合によってジオール成分とジイソシアネート成分との反応物が水系媒体中に溶解してしまい分散剤として十分な機能を果たせなる場合がある。
上記樹脂(b)に用いられる樹脂微粒子の調製は特に限定されるものではなく、乳化重合法や、樹脂を溶媒に溶解したり、溶融させたりして液状化し、これを水系媒体中で懸濁させることにより造粒する方法により、調製することができる。
この時、公知の界面活性剤や分散剤等を用いることもできるし、微粒子を構成する樹脂
に自己乳化性を持たせることもできる。
樹脂を溶媒に溶解させて上記樹脂微粒子を調整する場合用いることのできる溶媒としては特に制限をうけないが、酢酸エチル、キシレン、ヘキサン等の炭化水素系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶剤、ジエチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒が挙げられる。
また、上記樹脂微粒子を調製する場合において、ジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を含有する樹脂微粒子を分散剤として用いる製造方法が好ましい形態の一つである。この製造方法では、イソシアネート基を有するプレポリマーを製造し、これを水に急速に分散させ、引き続きイソシアネート基と反応可能なアミノ基を有する化合物を添加することにより、鎖を延長させるかまたは架橋することにより調製する方法を好ましく用いることができる。
すなわち、上記樹脂微粒子を調製する場合においてはイソシアネート基を有するプレポリマーと必要に応じてその他に必要な成分を、上記の溶媒のうちアセトンやアルコールといった水への溶解度が高い溶媒中に溶解乃至分散する。これを水に投入することにより、該イソシアネート基を有するプレポリマー系を急速に分散させる。そして、引き続きアミノ基含有化合物を投入して、所望の物性を持ったジオール成分とジイソシアネート成分との反応物を調製する方法を好適に用いることができる。
上記樹脂微粒子は、数平均粒子径が30nm以上100nm以下を示すものを用いる事が、本発明のトナーの特徴であるカプセル構造を形成する上で好ましい。
即ち、数平均粒径が30nmより小さい場合は、樹脂微粒子の被覆量が少ない場合と同様に、本発明のトナーを水系にて製作しようとした場合には、造粒安定性等が低下する事により、カプセル構造を形成し難くなり、耐熱保存性が悪化する傾向にある。
一方、100nmよりも大きい場合は、樹脂微粒子の被覆量が多い場合と同様、本発明のトナーを水系にて製作しようとした場合には、水相中に於ける分散性が低下し、粒子同士の合一が生じたり、異形状の粒子が生ずる事となる。
<トナー粒子の製造方法>
本発明においては、上記カプセル型のトナー粒子を簡便に調製する手法として、以下の手法を好適に用いることができる。
すなわち、該調製方法とは、樹脂(b)を主成分とする微粒子を分散させた水系媒体中に、少なくとも、結着樹脂(a)、着色剤およびワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて得られた溶解物又は分散物を含む油相を用意し、上記水系媒体中に上記油相を分散させたることにより、油滴を含む分散液を生成する。次に、得られた分散液から溶媒を除去し乾燥する事によって粒子を得る方法である。すなわち上記の系においては、上記した微粒子がトナー組成物の液状物を懸濁させる際の分散剤としても機能する系であることをねらいとする。このような系で調製することにより、トナー表面への凝集工程などを必要とせず、より簡便な手法で本発明のカプセル型のトナー粒子を調製することができる。
<油相の調整>
結着樹脂等を溶解させる有機媒体として上記油相に使用出来る溶剤としては、酢酸エチル、キシレン、ヘキサン等の炭化水素系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタ
ン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶剤、ジエチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン等のケトン系溶剤が挙げられる。
結着樹脂(a)は、結晶性ポリエステル(a2)を除き、上記有機媒体に溶解させた樹脂分散液として用いることが出来る。この場合、樹脂の粘度、溶解度により異なるが、次工程での製造のしやすさを考え、溶媒中に樹脂成分として40質量%から60質量%の範囲で結着樹脂(a)を配合することが好ましい。溶解時に有機媒体の沸点以下で加熱すると、樹脂の溶解度が上がるため、好ましい。
ワックス、着色剤についても有機溶剤中で分散された形態をとることが好ましい。すなわち、予め湿式もしくは乾式で機械的に粉砕されたワックス、着色剤を有機溶剤中に分散し、それぞれワックス分散液、着色剤分散液を調製する。
ワックス、着色剤についてはそれぞれに分散剤、樹脂等を添加することによっても分散性を上げることが出来る。これらは用いるワックス、着色剤、結着樹脂、有機溶媒によって異なるため、適時選択し用いることが出来る。
これら、樹脂分散液、ワックス分散液、着色剤分散液、及び有機媒体を所望量配合し、分散させることで油相を作製することが出来る。
<水系媒体の調製>
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用する事も出来る。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。また、本発明に用いる水系媒体中に、上記油層として用いる有機溶剤を適量混ぜておくことも好ましい方法である。これは造粒中の液滴安定性を高め、また水系媒体と油相とをより懸濁しやすくする効果があると思われる。
本発明において水系媒体に、上記樹脂(b)を主成分とする微粒子を分散させ用いることが好ましい。微粒子は、次工程での油相の安定性、トナー粒子としてのカプセル化にあわせ所望量配合して用いる。
上記水系媒体中には、公知の界面活性剤、水溶性ポリマー、また、粘度調整剤等を添加することも出来る。
上記界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等が挙げられ、トナー粒子形成の際の極性に併せる形で任意に選択可能なものである。
両性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイ
ン等の両性界面活性剤が挙げられる。
一方、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。
また分散剤として、高分子分散剤を用いてもよい。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、或いは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等、ビニルアルコール、又はビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド或いはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子、又はその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が使用出来る。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとする事も出来るが、溶解洗浄除去する方がトナーの帯電面から好ましい。
又、本発明に於いては、より好ましい分散状態を維持する上で固体の分散安定剤を使用しても構わない。
本発明に於いて、分散安定剤を使用するのは次の理由による。即ち、トナーの主成分である結着樹脂が溶解した有機媒体は高粘度のものであり、高剪断力で有機媒体を微細に分散して形成された油滴の周囲を分散安定剤が囲み、油滴同士が再凝集するのを防ぎ、安定化させる為である。
上記分散安定剤としては、無機分散安定剤、及び有機分散安定剤が使用出来、無機分散安定剤の場合は、分散後に粒子表面上に付着した状態でトナー粒子が造粒されるので溶媒と親和性がない塩酸等の酸類によって除去が出来るものが好ましく、例えば、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、炭化水素ナトリウム、炭化水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ヒドロキシアパタイト、三リン酸カルシウム等が使用出来る。
<結晶性ポリエステル(a2)添加>
本発明では、結晶性ポリエステル(a2)を、結晶性を保ったまま添加することにより、定着性の改善が可能であるが、結晶性ポリエステルの添加方法により、分散状態を変え
ることができる。
本発明では、結晶性ポリエステル(a2)は、水系媒体中に分散した数平均粒子径が30nm以上300nm以下の樹脂微粒子になるように乳化した分散液の状態で用いることが好ましい。この場合、必要に応じ、界面活性剤を加えて分散させても良い。
数平均粒子径が30nmより小さい場合、油相中の取り込まれた結晶性ポリエステルが、樹脂や有機溶媒に溶け込みやすくなり、結晶性を維持しにくくなる。そのため本発明の粘弾性を得にくくなる。また、数平均粒子径が300nmより大きい場合、結晶性ポリエステルの分散不良等が生じやすい。更に好ましくは、数平均粒子径が50nm以上200nm以下である。
結晶性ポリエステルを上記粒子径にするためには、結晶性ポリエステルの分子量、スルホン酸等の官能基の添加量で達成することが出来る。
上記分散液は、油相、水系媒体のどちらに添加しても良いが、結晶を維持したまま取り込むためには、水系媒体に上記分散液を分散することが好ましい。
上記分散液を油相に添加する場合、あらかじめ水分散した微粒子の分散液を、溶媒を有機溶媒に変更し、結着樹脂(a)、着色剤およびワックスが溶解又は分散された油相と混合し油相を作製する。この場合、結晶性ポリエステルが溶解、合一したり、また他の結着樹脂に溶け込んだりしないことが好ましい。結晶性ポリエステルを分散させる有機媒体としては、上記油相の作製で用いた有機媒体を用いることが出来るが、溶解性の低いアルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n‐プロピルアルコール、iso‐プロピルアルコール、及び炭素数4以上のモノアルコール等を用いることが出来る。
上記分散液を水系媒体に添加する場合は、表面層(B)を形成する樹脂(b)とともに混ぜ、結晶性ポリエステル(a2)を該トナー母粒子(A)に取り込ませることが必要である。そのためには、(1)二段添加により、結晶性ポリエステル(a2)の水分散体に分散液を加えた後、表面層(B)を形成する樹脂(b)を含む水系媒体を加えることにより、内相に結晶性ポリエステルを取り込む方法。(2)樹脂(b)を主成分とする微粒子の親水性を変えることにより、表面側に樹脂(b)を、局在させる方法で、目的とするトナー粒子を得ることが出来る。
次に、分散方法について説明する。分散方法は特に制約されず、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の汎用装置が使用可能であるが、分散粒径を2〜20μm程度にする為には高速せん断式が好ましい。
回転羽根を有する攪拌装置であれば、特に制約はなく、乳化機、分散機として汎用のものであれば上記分散方法に使用可能である。
例えば、ウルトラタラックス(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業(株)製)、エバラマイルダー(荏原製作所(株)製)、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業(株)製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機(株)製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工(株)製)等の連続式乳化機、クレアミックス(エムテクニック社製)、フィルミックス(特殊機化工業(株)製)等のバッチ式、若しくは連続両用乳化機等が挙げられる。
上記分散方法に高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定されないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは3000〜20000rpmである。
上記分散方法における分散時間としてはバッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である
。分散時の温度としては、通常、10〜150℃(加圧下)、好ましくは10〜100℃である。
この様にして得られた分散液から有機溶媒を除去する為には、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用する事が出来る。
或いは又、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧し、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて分散液中の水を蒸発除去する事も可能である。
その場合、分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理でも十分に目的とする品質が得られる。
上記分散方法により得られた分散液の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整える事が出来る。
上記分散方法に用いた分散剤は得られた分散液から出来るだけ取り除く事が好ましいが、より好ましくは分級操作と同時に行うのが好ましい。
分散液から有機溶媒を除去することで得られた乾燥後のトナー粒子を、離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子等の異種粒子と共に混合し、これら異種粒子を混合した混合粉体に機械的衝撃力を与える事によって異種粒子を混合粉体の表面で固着化、融合化させることで、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止する事が出来る。
該製造方法に於いては有機溶媒を除去した後、更に加熱工程を設けることも可能である。加熱工程を設けることで、トナー粒子表面を平滑化したり、トナー粒子表面の球形化度を調節することができる。
また、本発明のカプセル型のトナー粒子を有するトナーにおいては、トナー母粒子が表面層によって完全に覆われていることがよりこのましい形態である。
発明者らはトナー母粒子を表層で完全に覆った上で良好な定着特性を発現させるためには以下のようなことが重要であると考えている。
本発明において、トナー粒子表層の形成に樹脂微粒子を用いた場合には、該樹脂微粒子がトナー表面層中にトナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0質量%以下、
含まれることが好ましい。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除く事が出来る。勿論乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行う事が効率の面で好ましい。
上記分級操作で得られた不要の微粒子、又は粗粒子は再び溶解工程に戻して粒子の形成に用いる事が出きる。その際微粒子、又は粗粒子はウェットの状態でも構わない。
また本発明においては、結着樹脂を溶融混練したり、溶液中で過度なストレスを与えたりすると、分子鎖が切れ低分子量成分が増大してしまう可能性があり、上記したような工程を設けることはあまり好ましいことではない。
本発明に於いては、トナー粒子の重量平均粒子径(D4)が2.0以上10.0μm以下である事が好ましい。
これよりトナー粒子の重量平均粒子径が小さいと、特に長時間の使用後などにおいてトナーがチャージアップし、濃度が低下するなどの問題を生じやすい。また、トナー粒子の重量平均粒径が10.0μmよりも大きい場合には、ライン画像等を出力する場合に於いて飛び散りやボタ落ちを招き易くなり、細線再現性に劣ることがある。
また、トナー粒子の重量平均粒径(D4)は樹脂(b)の添加量、油相や分散液の配合量を制御することで上記範囲に調整することが可能である。
本発明に於いてはトナー粒子の球形化度SF−1が100〜140、より好ましくは100〜130の範囲であることが好ましい。
SF−1値が140よりも大きくなると、に転写特性が低下する傾向し、画像の悪化を起こす場合がある。すなわちSF−1値が100であれば真球に近い形状を示すため、より100に近いトナー形状が好ましい。
上記製造方法で得られたトナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助する為の外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いる事が出来る。
この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmである事が好ましく、特に5nm〜500nmである事が好ましい。又、BET法による比表面積は、20〜500m/gである事が好ましい。
この無機微粒子の使用割合は、トナー粒子の0.01〜5質量%である事が好ましく、特に0.01〜2.0質量%である事が好ましい。
これら無機微粒子は単独、若しくは複数種を併用し用いても何ら構わない。
無機微粒子の具体例としては、以下の、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が例示できる。
この他に無機微粒子の具体例としては、以下の、高分子系微粒子、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンの如き重合体の粒子等が例示できる。
この様な無機微粒子は、表面処理剤により表面処理を行って、疎水性を上げることで、高湿度下に於いてもトナーの流動特性や帯電特性の悪化を防止する事が出来る。
例えば好ましい表面処理剤としては、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が例示できる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後のトナーを除去する為のクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪
酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合等によって製造された、ポリマー微粒子等が例示できる。
上記ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100質量部に対してトナー1〜10質量部が好ましい。
磁性キャリアとしては、平均粒子径20〜200μmの鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリア等、従来から公知のものが使用出来る。
<貯蔵弾性率(G’)の測定方法>
粘弾性測定装置(レオメーター)RDA−II型(レオメトリックス社製)を用いて以下の条件にてトナーの貯蔵弾性率(G’)(動的粘弾性)の測定を行った。
・測定治具 :直径7.9mm、セレイテッド型のパラレルプレートを使用
・測定試料 :トナーを、加圧成型機を用い直径約8mm、高さ2mmの円柱状試料(ペレット)を作製する(15kN、常温で1分間加圧)。セレイテッド型のパラレルプレートの温度を80℃に温調し、該円柱状試料を加熱溶融させ鋸歯を食い込ませ、セレイテッド型のパラレルプレートに固着させた後、測定開始温度30.00℃まで1時間かけてセレイテッド型のパラレルプレートおよび該円柱状試料を徐冷する。
・測定周波数 :6.28ラジアン/秒
・測定歪みの設定:上記粘弾性測定装置を用い、初期値を0.1%に設定し、自動測定モードにて測定を行う。
・試料の伸長補正:上記粘弾性測定装置を用い、自動測定モードにて調整する。
・測定温度 :30℃から200℃まで毎分2℃の割合で昇温する。
・測定間隔 :30秒おき、すなわち1℃おきに粘弾性データを測定する。
上記の測定によって、貯蔵弾性率(G’)曲線を得る。あわせて温度に対する損失弾性率(G”)および損失正接(tanδ=G”/G’)を得る。
得られたG’曲線をもとに、温度Tにおける貯蔵弾性率G’(T)(dN/m)の常用対数Log(G’(T)/(dN/m))をF(T)としたとき、温度に対する変化率dF(T)/dTを以下のようにして求めることができる。
先ず、隣り合う測定温度2点の中心の温度をTとする。この隣り合う測定温度2点(T−0.5,T+0.5)の測定データ間の傾きΔ1を求める。
Δ1={logG’(T+0.5)−logG’(T−0.5)}/{(T+0.5)−(T−0.5)}
=logG’(T+0.5)−logG’(T−0.5)
このΔ1を2点の中間の温度(T)における変化率dF(T)/dTのデータとする。また、dF(T)/dTの最小値をとる温度Tが温度60℃以上100℃以下の範囲に存在するという条件は、特定の結晶性ポリエステルを添加し添加方法等を調節することで満たすことが可能である。
また、測定誤差を無くすために、同一処方のトナーを複数個測定し、変化率dF(T)/dTデータの最小値になる温度のずれが1℃以内であること、最小値のずれが0.01(℃−1)以内であることを確認した。
次に、1回微分データの最小値を取る温度(T)より、前後の2.5度の温度(T
−2.5、T+2.5)における貯蔵弾性率G’の値から、前記貯蔵弾性率の比G’(T−2.5)/G’(T+2.5)を求める。
また、前記温度Tの前後2.5℃における、前記貯蔵弾性率の比G’(T−2.5)/G’(T+2.5)を3.0より大きくするためには、結晶性ポリエステルの種類、添加量、導入方法等を調節することにより可能である。
<樹脂の軟化点の測定方法>
樹脂の軟化点は、定荷重押出し式細管式レオメーター、所謂フローテスターにより測定されるものを指す。
フローテスターとして、島津製作所製の高架式フローテスターCFT500C型を用いる。このフローテスターからのデータに基づくフローテスターカーブは図3(a)および(b)に示される様な状態になり、そこから各々の温度を読み取る事が出来る。
図3中、Tsは軟化温度、Tfbは流出開始温度であり、1/2法に於ける溶融温度とあるのが1/2溶融温度の事である。
(測定条件)
荷重:10kgf/cm(9.807×105 Pa)
昇温速度:4.0℃/min
ダイ口径:1.0mm
ダイ長さ:1.0mm
<ワックスの融点・およびワックスの含有量の測定>
本発明に於けるワックスの融点およびトナー中のワックス含有量の測定方法は、DSC
Q1000(TA Instruments社製)を用いて以下の条件にて測定を行い算出した。
(測定条件)
・モジュレーションモード
・ 昇温速度:0.5℃/min
・ モジュレーション温度振幅:±1.0℃/min
・ 測定開始温度:25℃
・ 測定終了温度:130℃
[ワックス融点の算出方法]
上記の条件にてワックス単体、もしくはトナーの測定を行いワックスの吸熱ピークのピーク値を本発明におけるワックスの融点とした。ピークが2つ以上存在する場合にはより吸熱量の多い方のピークを融点とした。
上記の測定値から、以下の式にてトナー中のワックス含有量を算出した。
(式):トナー中のワックス含有量(%)=(Cp_toner /Cp_wax)×100(%)
また本発明においては、ワックスを2種以上用いている場合には、それぞれのワックスについて別々に含有量を算出し、その和をワックスの含有量とした。
<Tgの測定>
本発明においてはトナー及び結着樹脂のTg測定も上記ワックスの融点・およびワックスの含有量の測定と同様の条件にてDSC測定を行い、「Reversing Heat
Frow 」を縦軸にとることでDSCカーブを得、図2に示すオンセット値を本発明のTgとした。
<トナーの分子量の測定>
本発明に於いて、トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のTHFを溶媒としたGPC(ゲルパーメイションクロマトグラフィ)によるクロマトグラムの分子量分布は次
の条件で測定される。
測定試料は以下の様にして作製する。
試料とTHFとを約0.5〜5mg/ml(例えば約5mg/ml)の濃度で混合し、室温にて数時間(例えば5〜6時間)放置した後、充分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、更に室温にて12時間以上(例えば24時間)静置する。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が24時間以上となる様にする。
その後、サンプル処理フィルタ(ポアサイズ0.45〜0.5μm、例えばマイショリディスクH−25−2 東ソー社製、エキクロディスク25CR ゲルマン サイエンスジャパン社製等が好ましく利用出来る)を通過させたものをGPCの試料とする。試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5mg/mlとなる様に調製する。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度に於けるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えばPressure Chemical Co.製或いは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102 ,2.1×103 ,4×103 ,1.75×104 ,5.1×104 ,1.1×105,3.9×105 ,8.6×105
,2×106 ,4.48×106 のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。又、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
尚、カラムとしては、1×103 〜2×106 の分子量領域を適確に測定する為に、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組合せるのが良く、本発明に於いては、次の条件で測定される。
[GPC測定条件]
装 置 LC−GPC 150C(ウォーターズ社製)
カラム KF801,802,803,804,805,806,807(ショウデックス社製)の7連
カラム温度 40℃
solv. THF(テトラヒドロフラン)
一般に、GPCクロマトグラムの測定では、高分子量側はベースラインからクロマトグラムが立上り開始点から測定を始め、低分子量側は分子量約400まで測定する。
<トナーの数平均粒子径(Dn)および重量平均粒子径(D4)の測定方法>
測定装置としては、コールターカウンターのマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用出来る。
測定方法としては、前記電解水溶液100ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1ml加え、更に測定試料を5mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、粒径2.00乃至40.30μmのトナーの体積及び個数をチャンネルごとに測定して、トナーの体積分布と数分布から、それぞれ重量平均粒子径D4および数平均粒子径Dnを算出する。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜2
0.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
<樹脂微粒子、ワックス分散液中のワックス粒子の粒径の測定方法>
マイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用いて、0.001μm〜10μmのレンジ設定で測定を行い、数平均粒子径(μm)を本発明の樹脂微粒子およびワックス粒子の粒子径とした。なお、希釈溶媒として樹脂微粒子には水、ワックス粒子には酢酸エチルを選択した。
<耐熱保存性の評価方法>
約10gのトナーを100mlのポリカップに入れ、50℃で3日放置した後、目視で評価した。
(評価基準)
A:凝集物は見られない。
B:凝集物は見られるが容易に崩れる。
C:凝集物をつかむことができ容易に崩れない。
<低温定着性>
カラーレーザー複写機CLC5000(キヤノン社製)を用い、単色モードで常温常湿度環境下(23℃/60%)において、紙上のトナー載り量を1.2mg/cmになるよう現像コントラストを調整し、先端余白5mm、幅100mm、長さ280mmのべたの未定着画像を作成した。紙としては、厚紙A4用紙(「プローバーボンド紙」:105g/m、フォックスリバー社製)を用いた。
CLC5000(キヤノン社製)の定着器を改造し、定着ユニットは手動で定着温度が設定できるようにした状態で、常温常湿度環境下(23℃/60%)に於いて80℃から200℃の範囲で順に10℃ずつ上げ定着試験を行った。
得られた定着画像の画像領域に、柔和な薄紙(例えば、商品名「ダスパー」、小津産業社製)の上から4.9KPaの荷重をかけつつ5往復摺擦し、摺擦前と摺擦後の画像濃度をそれぞれ測定して、下記式により画像濃度の低下率ΔD(%)を算出した。このΔD(%)が10%未満のときの温度を定着開始温度とし、低温定着性の基準とした。
尚、画像濃度はX−Riteカラー反射濃度計(Color reflection densitometer X−Rite 404A)で測定した。
(式): ΔD(%)=(摺擦前の画像濃度−摺擦後の画像濃度)×100/摺擦前の画像濃度
この定着開始温度を以下のような評価基準で評価した。
A:定着開始温度が120℃以下
B:120℃<定着開始温度≦140℃
C:140℃<定着開始温度≦160℃
D:160℃<定着開始温度
なお、本発明においてはBランクまでを良好な低温定着性と判断した。
<高温オフセット>
上記低温定着性の評価と同様の、定着試験を行った。得られた定着画像を以下の様に評価して高温オフセットの指標とした。
A:180℃で、定着画像のグロス低下が無く、画像上問題の無いもの。
B:180℃で、定着画像のグロス低下は見られるものの、画像上問題の無いもの。
C:180℃で、定着画像のグロス低下は見られ、且つ画像の均一性が低いもの。
D:180℃で画像上のトナーが定着ローラにトナーが移行し、定着ローラの1周後の白地部分に前周の画像があらわれるもの。
<画像保存性>
上記低温定着性で用いた画像を、上記CLC5000(キヤノン社製)の定着器のみを取り外し、任意に温度を変更できるようにした改造定着器、を用い、75°グロスで25±1%となる温度条件で10枚定着画像を作成した。この画像を重ね、最上部に白紙を置き、その上に均等に圧力がかかる底面が100cmである、質量1kgの重りを、上から2枚目以降の定着画像の画像部上に置き、50℃で3日放置した。
(評価基準)
A:対向する紙上に、接触している画像の移らず、良好に画像が保存できたのも。
B:対向する紙上に、軽微な画像移りはあるものの、実使用上問題の無いもの。
C:対向する紙上に、明らかに画像移りが見られるもの。
D:対向する紙上に、明らかに画像移りが見られ、且つ、もとの画像に抜けが生じたもの。
<長期保存サンプルの低温定着性>
約30gのトナーを100mlのポリカップに入れ、50℃で3日放置した後、二成分現像用の磁性キャリアと混合し二成分現像剤を作成した。その後、上記低温定着性で測定した方法で定着の評価を行った。評価基準は上記低温定着性の評価基準に順ずる。
<帯電性の評価>
以下に本発明におけるトナーの摩擦帯電量の測定方法について説明する。まず、所定のキャリアとトナー粒子とを蓋付きのプラスチックボトルに入れ、振盪器(YS−LD、(株)ヤヨイ製)で、1秒間に4往復のスピードで1分間振とうし、トナーとキャリアからなる現像剤を帯電させる。次に図4に示す摩擦帯電量を測定する装置において摩擦帯電量を測定する。図4において、底に500メッシュのスクリーン3のある金属製の測定容器2に、前述した二成分現像剤約0.5〜1.5gを入れ、金属製のフタ4をする。この時の測定容器2全体の質量を秤りW1(g)とする。次に吸引機1(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口7から吸引し風量調節弁6を調整して真空計5の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行いトナー粒子を吸引除去する。この時の電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここで8はコンデンサーであり容量をC(mF)とする。また、吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。この試料の摩擦帯電量(mC/kg)は下式の如く算出される。
試料の摩擦帯電量(μC/g)=C×V/(W1−W2)
(評価基準)
A:帯電量が−40.0mc/kg以上−20.0mc/kg以下である。現像、転写の工程において問題の発生しないもの。
B:帯電量が−50.0mc/kg以上−10.0mc/kg以下である。画像形成においては現像、転写時に軽微な画像ムラが発生しやすい。
C:帯電量が−50.0mc/kg未満または、−10.0mc/kgより大きい。濃度薄、飛び散り等が発生する場合が多い。
以下、実施例を持って本発明を更に詳細に説明するが、本発明は何らこれに制約されるものではない。
[樹脂微粒子分散液1の作製]
・ プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール
100質量部
・ プロピレングリコール 16質量部
・ ジメチロールプロパン酸 94質量部
・ N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム
8質量部
・トリレンジイソシアネート 30質量部

上記原材料をアセトン60質量部に溶解し、67℃で1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート 271質量部(1.2モル)を添加し、更に67℃で30分反応させ冷却した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部(0.8モル)を投入し攪拌した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃で8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−1を得た。樹脂微粒子分散液を乾固した樹脂のTg及びTmと、分散液中の数平均粒子径を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液2の作製]
温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、
ジメチルテレフタレ−ト 116重量部、
ジメチルイソフタレ−ト 66重量部、
5−ナトリウムスルホイソフタレ−トメチルエステル 3重量部、
無水トリメリット酸 5重量部、
プロピレングリコ−ル 150重量部、
テトラブトキシチタネ−ト 0.1重量部、
を仕込み200℃で120分間加熱してエステル交換反応を行った。ついで反応系を220℃まで昇温し、系の圧力1〜10mmHgとして60分間反応を続け、ポリエステル樹脂を得た。該ポリエステル樹脂40質量部、メチルエチルケトン15質量部、テトラヒドロフラン10質量部を80℃にて溶解した後、80℃の水60質量部を攪拌しながら添加し、減圧にて溶剤を除去し、イオン交換水を添加することにより、固形分20質量%である樹脂微粒子分散液−2を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液3の作製]
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・スチレン 330質量部
・n−ブチルアクリレート 110質量部
・アクリル酸 10質量部
・2−ブタノン(溶媒) 50質量部
重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。60℃で8時間重合を行い、150℃まで昇温させ、減圧下で脱溶剤し、反応容器から取り出した。室温まで冷却した後、粉砕、粒子化し、線形ビニル樹脂である結着樹脂を得た。取り出した樹脂100質量部に対し、トルエン400質量部と混合し、80℃まで加温し、樹脂を溶解した。
次に、イオン交換水360質量ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(「エレミノールMON−7」、三洋化成工業製)40質量部を混合し、上記樹脂溶解液を加え混合攪拌し乳白色の液体を得た。減圧にてトルエンを除去し、イオン交換水を添加することにより、固形分20質量%である樹脂微粒子分散液−3を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液4の作製]
・1,6−ヘキサンジオール 100質量部
・フマル酸 75質量部
・アジピン酸 30質量部
・酸化ジブチル錫 0.2質量部
・ハイドロキノン 0.1質量部
・5−ナトリウムスルホイソフタレ−トメチルエステル 3.0重量部

をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、160℃で5時間反応させた後、200℃まで昇温し1時間反応させた。更に、8kPaで、反応を進めた。冷却し取り出した樹脂100質量部に対し、トルエン400質量部と混合し、80℃まで加温し、樹脂を溶解した。冷却した、樹脂溶解液にトリエチルアミン3質量部を加えた。
次に、イオン交換水360質量ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(「エレミノールMON−7」、三洋化成工業製)40質量部を混合し、上記樹脂溶解液を加え混合攪拌し乳白色の液体を得た。減圧にてトルエンを除去し、イオン交換水を添加することにより、固形分20質量%である樹脂微粒子分散液−4を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液5の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 120質量部
・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸
8質量部
・トリレンジイソシアネート 30質量部

上記原材料をアセトン60質量部中に溶解し、67℃1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート 271質量部を添加し、更に67℃で30分反応させ冷却した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部を投入し攪拌した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃、8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−5を得た。特性を表1に示す。
[樹脂微粒子分散液6の作製]
・プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールの40:50:10モル混合物とテレフタル酸、イソフタル酸の等モル混合物から得られた、数平均分子量約2000のポリエステルジオール 120質量部
・ ・プロピレングリコール 8質量部
・ ・ジメチロールプロパン酸 94質量部
・ ・3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸
8質量部
・イソホロンジイソシアネート 39質量部

上記原材料をアセトン60質量部中に溶解し、67℃で1時間反応させた。
ついで、イソホロンジイソシアネート 271質量部を添加し、更に67℃で30分反
応させ冷却した。
上記アセトン溶液をイオン交換水1000質量部に500rpmで攪拌しながら滴下し、微粒子分散液を調製した。
上記反応物に更に100質量部のアセトンを追加した後、トリエチルアミン80質量部を投入し攪拌した。
ついで10%アンモニア水100質量部にトリエチルアミン50質量部を溶解させた水溶液を投入し、50℃、8時間反応させることで伸長反応を行った。更に、イオン交換水を固形分20質量%になるまで添加し樹脂微粒子分散液−6を得た。特性を表1に示す。
Figure 0004999525
<ポリエステル樹脂溶液−1の調製>
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,4−ブタンジオール 928質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 776質量部
・1,6−ヘキサン二酸 292質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
160℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで210℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて1時間反応させた。ついで160℃まで冷却し、無水トリメリット酸173質量部および1,3−プロパン二酸125質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後、200℃常圧で反応させ、軟化点が170℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、非線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−1を得た。ポリエステル−1のTgは53℃、酸価は25mgKOH/gであった。
Figure 0004999525
<ポリエステル樹脂溶液−2の調製>
・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質量部
・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質量部
・テレフタル酸 21質量部
・無水トリメリット酸 1質量部
・フマル酸 3質量部
・ドデセニルコハク酸 12質量部
・酸化ジブチル錫 0.1質量部
をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、215℃で5時間反応させ、ポリエステル−2を得た(Tg62℃、酸価6mgKOH/g)。
<ポリエステル樹脂溶液−3の調製>
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,2−プロパンジオール 799質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 815質量部
・1,5−ペンタン二酸 238質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて1時間反応させた。ついで180℃まで冷却し、無水トリメリット酸173質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後、220℃常圧で反応させ、軟化点が180℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、非線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−3を得た。ポリエステル−3のTgは62℃、酸価は2mgKOH/gであった。
<ポリエステル樹脂溶液−4の調製>
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,3−ブタンジオール 1036質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 892質量部
・1,6−ヘキサン二酸 205質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて反応させ、軟化点が150℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、
線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−4を得た。ポリエステル−4のTgは38℃、酸価は15mgKOH/gであった。
<ポリエステル樹脂溶液−5の調製>
冷却管、窒素導入管および攪拌機のついた反応容器中に、下記を投入した。
・1,2プロパンジオール 858質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル 873質量部
・1,6−ヘキサン二酸 219質量部
・テトラブトキシチタネート(縮合触媒) 3質量部
180℃で窒素気流下、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。ついで230℃まで徐々に昇温させながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに20mmHgの減圧下にて反応させ、軟化点が150℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕、粒子化し、線形ポリエステル樹脂であるポリエステル−5を得た。ポリエステル−5のTgは44℃、酸価は13mgKOH/gであった。
<結着樹脂溶液の調製>
攪拌羽つきの密閉性容器に酢酸エチルを投入し、100rpmで攪拌しているところに、樹脂粉末を入れ室温で3日攪拌することでポリエステル樹脂溶液を調製した。
酢酸エチル及び樹脂の配合量は表2に示す。
<結晶性ポリエステル分散液‐1の調製>
・1,6−ヘキサンジオール 100質量部
・フマル酸 75質量部
・アジピン酸 30質量部
・酸化ジブチル錫 0.1質量部
・ハイドロキノン 0.05質量部
をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、160℃で5時間反応させた後、200℃まで昇温し1時間反応させた。更に、8kPaで、反応を進めた。冷却し取り出した樹脂100質量部に対し、トルエン400質量部を混合し、80℃まで加温し、樹脂を溶解した。冷却した樹脂溶解液にトリエチルアミン3質量部を加えた。
次に、イオン交換水360質量部にドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(「エレミノールMON−7」、三洋化成工業製)40質量部を混合し、上記樹脂溶解液を加え混合攪拌し乳白色の液体を得た。減圧にてトルエンを除去し、結晶性ポリエステル分散液‐1(a2−1)を得た。この結晶性ポリエステル分散液‐1を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
Figure 0004999525

<結晶性ポリエステル分散液‐2の調製>
結晶性ポリエステル分散液‐1の調製と、同じ原材料を用い155℃で4時間反応することにより、結晶性ポリエステル分散液‐2(a2−2)を調製した。この結晶性ポリエステル分散液‐2を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
<結晶性ポリエステル分散液‐3の調製>
結晶性ポリエステル分散液‐1の調製において、原材料を以下の配合にした以外は同様にして結晶性ポリエステル分散液‐2(a2−3)を作製した。
・1,6−ヘキサンジオール 100質量部
・フマル酸 90質量部
・アジピン酸 25質量部
・酸化ジブチル錫 0.1質量部
・ハイドロキノン 0.05質量部
この結晶性ポリエステル分散液‐3を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
<結晶性ポリエステル分散液‐4、5の調製>
結晶性ポリエステル分散液‐1から、溶媒をイオン交換水から酢酸エチル、エタノールに添加することで、結晶性ポリエステル分散液‐4、5(a2−4、a2−5)を調製した。ポリエステル分散液‐4、5を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
<結晶性ポリエステル分散液‐6、7の調製>
結晶性ポリエステル分散液‐1の調製と、同じ原材料を用い、それぞれ155℃で5時間、165℃で7時間反応することにより、結晶性ポリエステル分散液‐6、7(a2−6, a2−7)を調製した。この結晶性ポリエステル分散液‐6、7を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
<結晶性ポリエステル分散液‐8の調製>
結晶性ポリエステル分散液‐1の調製から、原材料を以下の配合にした以外は同様にして結晶性ポリエステル分散液‐8(a2-8)を作製した。
・1,4−ブタンジオール 69質量部
・1,6−ヘキサンジオール 10質量部
・フマル酸 75質量部
・アジピン酸 30質量部
・酸化ジブチル錫 0.1質量部
・ハイドロキノン 0.05質量部
この結晶性ポリエステル分散液‐8を乾燥させ得られた樹脂の特性を表3に示す。
<ワックス分散液-1の調製>
・カルナウバワックス(融点81℃) 20質量部
・酢酸エチル 80質量部
上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)に投入し、系内を70℃に加熱することでカルナウバワックスを酢酸エチルに溶解させた。
ついで、系内を50rpmで緩やかに攪拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。
この溶液を1mmのガラスビーズ20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時間の分散を行い、ワックス分散液1を得た。上記ワックス分散液1中のワックス粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定したところ、個数平均粒子径で0.15μmであった。特性を表4に示す。
Figure 0004999525
<ワックス分散液‐2の調製>
・ステアリン酸ステアリル(融点67℃) 16質量部
・ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂(スチレン65質量部、n−ブチルアクリレート35質量部、アクリロニトリル10質量部、ピーク分子量8500)8質量部
・酢酸エチル 76質量部

上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を65℃に加熱することでステアリン酸ステアリルを酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行い、ワックス分散液2を得た。上記ワックス分散液1中のワックス粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定したところ、個数平均粒子径で0.12μmであった。特性を表4に示す。
<ワックス分散液-3の調整>
・トリメチロールプロパントリベヘネート(融点58℃) 16質量部
・ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂(スチレン65質量部、n−ブチルアクリレート35質量部、アクリロニトリル10質量部、ピーク分子量8500)8質量部
・酢酸エチル 76質量部

上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を60℃に加熱することでトリメチロールプロパントリベヘネートを酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行い、ワックス分散液3を得た。上記ワックス分散液1中のワックス粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定したところ、個数平均粒子径で0.18μmであった。特性を表4に示す。
<ワックス分散液-4の調製>
・パラフィンワックス(融点74℃) 16質量部
・ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂(スチレン65質量部、n−ブチルアクリレート35質量部、アクリロニトリル10質量部、ピーク分子量8500)8質量部
・酢酸エチル 76質量部

上記を攪拌羽根突きのガラスビーカー(IWAKIガラス製)内に投入し、系内を70℃に加熱することでパラフィンワックスを酢酸エチルに溶解させた。
ついで、ワックス分散液−1と同様操作を行い、ワックス分散液−4を得た。上記ワックス分散液−1中のワックス粒子径をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)にて測定したところ、個数平均粒子径で0.15μmであった。特性を表4に示す。
<着色剤分散液-1の調製>
・銅フタロシアニン顔料 C.I.ピグメントブルー15:3 100質量部
・酢酸エチル 400質量部
・ガラスビーズ(1mm) 500質量部

上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)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−1を得た。
<着色剤分散液-2の調製>
・C.I.ピグメントレッド122 100質量部
・酢酸エチル 400質量部
・ガラスビーズ(1mm) 500質量部

上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)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-3の調製>
・C.I.ピグメントイエロー155 100質量部
・酢酸エチル 400質量部
・ガラスビーズ(1mm) 500質量部

上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)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−3を得た。
<着色剤分散液-4の調製>
・カーボンブラック(粒径65nm) 100質量部
・酢酸エチル 400質量部
・ガラスビーズ(1mm) 500質量部

上記物質を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)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−4を得た。
(キャリアの製造例)
個数平均粒径0.25μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.60μmのヘマタイト粉に対して、夫々4.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内で、100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を親油化処理した。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
6質量部
・親油化処理したマグネタイト 63質量部
・親油化処理したヘマタイト 21質量部
上記材料と、28%アンモニア水5質量部、水10質量部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体が分散された状態の球状の磁性樹脂粒子を得た。
コート材として、メチルメタクリレートとパーフルオロアルキル基(m=7)を有するメチルメタクリレートの共重合体(共重合比8:1 重量平均分子量45,000)をさらにコート樹脂100質量部に対し、290nmのメラミン粒子を10質量部、比抵抗1×10−2Ω・cmで30nmのカーボン粒子を6質量部加え、超音波分散機で30分間分散させた。コート樹脂分がキャリアコアに対し、2.5質量部となるようにメチルエチルケトン及びトルエンの混合溶媒コート溶液を作製した(溶液濃度10質量%)。
このコート溶液を、剪断応力を連続して加えながら溶媒を70℃で揮発させて、磁性樹脂粒子表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して個数平均粒子径33μm、真比重3.53g/cm3、見かけ比重 1.84g/cm3、磁化の強さ42Am2/Kgのキャリアを得た。
<実施例1>
(油相の調製)
・ワックス分散液−1 50質量部
・着色剤分散液−1 25質量部
・ポリエステル樹脂溶液−1 150質量部
・トリエチルアミン 0.5質量部
・酢酸エチル 24.5質量部

上記溶液を容器内に投入し、ホモディスパー(特殊機化工業(株)社製)で、1500rpmで10分間攪拌・分散することにより油相1を調製した。
(水相の調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 255質量部
・樹脂微粒子分散液1 25質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子5質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部
(乳化及び脱溶剤工程)
結晶性ポリエステル分散液‐1(a2−1:固形分20%)を50質量部用意し、上記、油相1と混合し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて8000rpmで1分回転した。
ついで、上記水相中に混合物を投入し、TKホモミキサーで回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相1を懸濁させた。
ついで、容器に攪拌羽をセットし、200rpmで攪拌しながら系内を50℃に昇温し、かつ500mmHgに減圧した状態で5時間かけて脱溶剤を行い、トナー粒子の水分散液を得た。
(洗浄〜乾燥工程)
ついで、上記のトナー粒子水分散液をろ過し、イオン交換水500質量部にリスラリーした後、系内を攪拌して塩酸を系内がpH4になるまで加えて、5分間攪拌した。
再度上記のスラリーをろ過し、またイオン交換水200質量部添化し5分間攪拌する操作を3回繰り返すことで、系内に残存したトリエチルアミンを除去し、トナー粒子のろ過ケーキを得た。
ついで上記ろ過ケーキを温風乾燥機にて45℃で3日間乾燥し、目開き75μmメッシュでふるい、トナー粒子1を得た。
(トナーの調製)
次に、上記トナー粒子1の100質量部に対し、平均径20nmの疎水性シリカ0.7質量部と、平均径120nmの単分散シリカ0.8質量部をヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)FM−10Bにて混合し、トナー1を得た。
トナーの成分組成比等を表5に、トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
Figure 0004999525
Figure 0004999525
Figure 0004999525
<実施例2、3>
表5に示すように、樹脂微粒子分散液2、3(b−2、b−3)に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー2、3を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7
に示す。
<比較例1>
表5に示すように、樹脂をポリエステル-2に変更した油相2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー4を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
<比較例2>
表5に示すように、結晶性ポリエステルを添加せずトナーを作製した。
(油相の調製)
・ワックス分散液−1 50質量部
・着色剤分散液−1 25質量部
・ポリエステル樹脂溶液−1 170質量部
・トリエチルアミン 0.52質量部
・酢酸エチル 24.5質量部

上記溶液を容器内に投入し、ホモディスパー(特殊機化工業(株)社製)を用い、1500rpmで10分間攪拌・分散することにより油相3を調整した。
(水相の調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 255質量部
・樹脂微粒子分散液−1 25質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子5質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部
(乳化及び脱溶剤工程)
上記水相中に上記油相3を投入し、Tkホモミキサー(特殊機化社製)で回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相を懸濁させた。
あとの工程は、実施例1と同様にして、トナー5を得た。トナーの特性を表6に、電子
写真特性を表7に示す。
<比較例3、4>
表5に示すように、水相中の処方を変え、樹脂bの量を調整した以外は、実施例1と同
様にして、トナー6、7を得た。水相の処方を以下に示す。
(比較例3の水相調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 272.5質量部
・樹脂微粒子分散液1 7.5質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子1.5質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部
(比較例4の水相調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 195質量部
・樹脂微粒子分散液1 85質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子17質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部

トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
<比較例5、6>
表5に示すように、結晶性ポリエステル分散液‐2(a2-2)、結晶性ポリエステル
分散液‐3(a2-3)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー8、9を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
参考例1
(油相の調製)
・ワックス分散液−1 50質量部
・着色剤分散液−1 25質量部
・ポリエステル樹脂溶液−1 140質量部
・トリエチルアミン 0.5質量部
・酢酸エチル 24.5質量部

上記溶液を容器内に投入し、ホモディスパー(特殊機化工業(株)社製)で、1500rpmで10分間攪拌・分散することにより油相4を調整した。
結晶性ポリエステル分散液−4(a2−4:固形分20%)を65質量部用意し、実施例1で用いた、油相1と混合し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて8000rpmで1分間回転した。
ついで、実施例1で用いた水相中に混合物を投入し、Tkホモミキサーで回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相を懸濁させた。
ついで、容器に攪拌羽をセットし、200rpmで攪拌しながら系内を50℃に昇温し、かつ500mmHgに減圧した状態で5時間かけて脱溶剤を行い、トナー粒子の水分散液を得た。
洗浄以降の工程は実施例1と同様にして行い、トナー10を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
参考例2
結晶性ポリエステル分散液−5(a2−5:固形分20%)を65質量部用意し、実施例1で用いた、油相1と混合し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて8000rpmで1分回転した。
ついで、実施例1で用いた水相中に混合物を投入し、Tkホモミキサーで回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相を懸濁させた。
ついで、容器に攪拌羽をセットし、200rpmで攪拌しながら系内を50℃に昇温し、かつ500mmHgに減圧した状態で5時間かけて脱溶剤を行い、トナー粒子の水分散液を得た。
洗浄以降の工程は実施例1と同様にして行い、トナー11を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
<実施例6>
表5に示すように、樹脂微粒子分散液をb−4に変更し、各原材料の添加量を調整した以外は、実施例1と同様にして、トナー12を得た。トナーの特性を表6に、電子写真特
性を表7に示す。
<実施例7、8>
表5に示すように、水相中の処方を変え、樹脂bの量を調整した以外は、実施例1と同
様にして、トナー13、14を得た。水相の処方を以下に示す。
(実施例7の水相調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 268.5質量部
・樹脂微粒子分散液−1 11.5質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子2.3質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部
(実施例8の水相調製)
容器に下記を投入し、TKホモミキサー(特殊機化社製)にて5000rpmで1分攪拌し、水相を調製した。
・イオン交換水 215質量部
・樹脂微粒子分散液1 65質量部
(トナー粒子100質量部に対して、樹脂微粒子13.0質量部仕込み)
・ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液
(エレミノールMON−7、三洋化成工業製) 25質量部
・酢酸エチル 30質量部

トナーの特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
<実施例9>
結晶性ポリエステル分散液‐1(a2−1:固形分20%)を65質量部用意し、実施例1で用いた、水相335質量部とTKホモミキサー(特殊機化社製)にて8000rpmで1分間回転した。
ついで、上記混合した水相中に、実施例1で用いた油相1を投入し、Tkホモミキサー
で回転数を8000rpmまでの条件で、3分間攪拌を続け、油相を懸濁させた。
ついで、容器に攪拌羽をセットし、200rpmで攪拌しながら系内を50℃に昇温し、かつ500mmHgに減圧した状態で5時間かけて脱溶剤を行い、トナー粒子の水分散液を得た。
洗浄以降の工程は実施例1と同様にして行い、トナー15を得た。トナーの特性を表6
に、電子写真特性を表7に示す。
<実施例10、11、12>
表5に示すように、ワックスと結晶性ポリエステル(a2)の組み合わせを、ワックス分散液-2(エステル−1)と結晶性ポリエステル分散液‐6(a2-6)、ワックス分散液-3(エステル−2)と結晶性ポリエステル分散液‐7(a2-7)、ワックス分散液-
4(パラフィン−1)と結晶性ポリエステル分散液‐8(a2-8)の組み合わせにそれ
ぞれ変更し、ワックス分散剤を5質量部添加し、各原材料の添加量を調整した以外は、実施例1と同様にして、トナー16、17、18を得た。トナーの特性を表6に、電子写真
特性を表7に示す。
<実施例13>
表5に示すように、結晶性ポリエステル分散液‐1(a2-1)の添加量を変更し、各
原材料の添加量を調整した以外は、実施例1と同様にして、トナー19を得た。トナーの
特性を表6に、電子写真特性を表7に示す。
<実施例14、15,16>
表5に示すように、着色剤分散液-2、3、4に変更し、各原材料の添加量を調整した
以外は、実施例1と同様にして、トナー20、21、22を得た。トナーの特性を表6に
、電子写真特性を表7に示す。
本発明のトナーの粘弾性特性を示す図。 DSCカーブによるTgの算出方法の図である。 フローテスターからのデータに基づくフローカーブ図である。 本発明における帯電量測定装置の概略図である。
符号の説明
1 吸引機(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)
2 金属製の測定容器
3 500メッシュのスクリーン
4 金属製のフタ
5 真空計
6 風量調節弁
7 吸引口
8 コンデンサー
9 電位計



Claims (9)

  1. 結着樹脂(a)、結晶性ポリエステル(a2)、着色剤及びワックスを少なくとも含有するトナー母粒子(A)の表面に、樹脂(b)を少なくとも含有する表面層(B)を有するカプセル型のトナー粒子を有するトナーであって、
    前記結着樹脂(a)はポリエステル樹脂(a1)を主成分とする樹脂であり、
    前記結晶性ポリエステル(a2)は、前記トナー母粒子(A)に、3質量%以上30質量%以下含有されており、
    前記表面層(B)の量は、前記トナー母粒子(A)に対し、1.0質量%以上15.0質量%以下であり、
    前記トナーの粘弾性測定において、温度(T)に対する貯蔵弾性率G’(T)(dN/m)の常用対数Log(G’(T)/(dN/m))をF(T)とした場合、温度50℃以上150℃以下の範囲において、温度に対する変化率dF(T)/dTの最小値をとる温度Tが温度60℃以上100℃以下の範囲に存在し、前記最小値が−0.20(℃−1)より小さく、
    前記トナー粒子は、前記樹脂(b)を主成分とする微粒子及び前記結晶性ポリエステル(a2)を分散させた水系媒体中に、少なくとも、前記結着樹脂(a)、前記着色剤及び前記ワックスを有機媒体中で溶解又は分散させて得られた溶解物又は分散物を分散させ、得られた分散液から溶媒を除去し乾燥することによって得られることを特徴とするトナー。
  2. 前記温度Tの前後2.5℃における、前記貯蔵弾性率の比G’(T−2.5)/G’(T+2.5)が3.0より大きいことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記トナーは150℃における貯蔵弾性率G’(150)(dN/m)が、1×10 dN/mより大きいことを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂(a1)はアルコール成分として脂肪族ジアルコールを主成分として用いた樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のトナー
  5. 前記結晶性ポリエステル(a2)は融点(Tm)が温度60℃以上100℃以下に存在
    することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記結晶性ポリエステル(a2)はトナー母粒子(A)に対し、5質量%以上30質量%以下含有されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のトナー。
  7. 記樹脂(b)はウレタン結合により形成された化合物であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー。
  8. 前記樹脂(b)を含有する前記表面層(B)は、数平均粒子径が30nm以上100nm以下の樹脂微粒子から形成されることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のトナー
  9. 前記結晶性ポリエステル(a2)は、水系媒体中に分散した数平均粒子径が30nm以上300nm以下の樹脂微粒子から形成されることを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載のトナー。
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