JP5312669B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、及びトナージェット法の如き画像形成方法に用いられるトナーに関する。
静電潜像を現像する画像形成方法は、複写機、複合機、プリンターに適用されている。この画像形成方法は、一般には、感光体に静電潜像を形成し、次いで静電潜像をトナーを用いて現像することでトナー画像を形成し、紙の如き転写材にそのトナー画像を転写した後、加熱加圧定着方法により転写材にトナー画像を定着させ、定着画像を得るというものである。
トナー画像を紙の如き転写材に定着する方法に関しては、種々の方法が開発されている。例えば、熱ローラーと加圧ローラーによってトナー画像を転写材に定着させる熱ローラー定着法や、フィルムを介して加熱体に加圧部材を密着させてトナー画像を転写材に定着させるフィルム定着法がある。
これらの定着方法は、熱ローラーやフィルムの表面と転写材上のトナー画像とが接触するため、トナー画像を転写材上に融着させる際の熱効率が良好であり、迅速に定着を行うことができる。そのため、これらの定着方法は複合機やプリンターにおいて広く採用されている。
しかし、上記の定着方法は、熱ローラーやフィルムの如き定着部材の表面とトナーとが溶融状態で接触するために、トナーの一部がこれら定着部材の表面に付着してしまい、次の転写材にこの熱ローラーやフィルムに付着したトナーが再転移してしまうというオフセット現象が生じることがあった。このような課題に対し、トナー粒子中にパラフィンや低分子量ポリオレフィンの如きワックスを含有させ、定着部材へのトナーの付着を抑制したトナーが提案されている(特許文献1参照)。また、定着温度の低温領域から高温領域に至るまで、ワックスの離型効果を維持するために、トナーに低融点のワックスと高融点のワックスの両方を含有させたトナーの提案されている(特許文献2参照)。これらの対策により、トナーは定着部材へのオフセットの低減や、広い温度領域において安定した定着性を有することができるようになった。
特開2006−84661号公報 特許第3852354号公報
しかしながら、複合機やプリンターの高機能化が進み、長期に亘って連続高速プリントが要求される複合機やプリンターにおいては、従来のトナーを用いてプリントを連続して行った場合、複写機やプリンターの内部を汚染する場合があるという新たな課題が生じた。
また、トナーは省エネルギー化の観点からトナーに使用される結着樹脂は、低温定着が可能な樹脂へ移行しつつある。そのため、以前のトナーに比べてトナー粒子中に含有させたワックスがトナー粒子表面に過度に染み出すことがあり、それにより画像不良の発生を引き起こしてしまうことがあった。
そのため、幅広い定着可能領域を維持しつつ、長期に亘って良好なトナー画像を形成することができ、且つ、長期の使用においても機内汚染を抑制することが可能なトナーが求められている。
本発明の目的は、幅広い定着温度領域を維持しつつ、長期に亘って良好なトナー画像を形成し得、且つ、長期の使用においても機内汚染を抑制することが可能なトナーを提供することである。
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、トナーを下記の構成とすることで上記課題を解決することが可能であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、結着樹脂、着色剤及びワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであり、前記トナーは、定荷重押し出し方式の細管式レオメータで測定される軟化点が75℃以上110℃以下であり、前記ワックスは、炭化水素化合物で構成されている炭化水素ワックスであり、前記炭化水素ワックスは、ガスクロマトグラフィーにより求められた分析値に基づいて作成した、横軸が炭素数を示し、縦軸が炭化水素化合物の存在比率(面積%)を示す炭素数分布チャートにおいて、(i)前記炭化水素ワックス中で最大存在比率を示す炭化水素化合物の炭素数が、40以上45以下であり、最大存在比率を示す炭素数の炭化水素化合物の存在比率が6.5面積%以上9.0面積%以下であり、(ii)炭素数33以下の炭化水素化合物の存在比率の合計が、4.0面積%以下であり、(iii)炭素数34以上38以下の炭化水素化合物の存在比率の合計が、12.0面積%以上25.0面積%以下であり、(iv)炭素数50以上の炭化水素化合物の存在比率の合計が、5.0面積%以上15.0面積%以下であることを特徴とするトナーに関する。
本発明により、幅広い定着温度領域を維持しつつ、長期に亘って良好なトナー画像を形成することができ、且つ、長期の使用においても機内汚染を抑制することが可能であるトナーを提供することができる。
定荷重押し出し方式の細管式レオメータにより得られたトナーの流動曲線の模式図である。 ワックス1の炭素数分布チャートである。 ワックス8(Sasol C80)の炭素数分布チャートである。 ワックス9(HNP−51)の炭素数分布チャートである。 ワックス10(HNP−9)の炭素数分布チャートである。 ワックス11(FNP0090)の炭素数分布チャートである。
以下に、本発明の実施様態を具体的に説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂、着色剤及びワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであって、前記トナーは、定荷重押し出し方式の細管式レオメータにおける軟化点が75℃以上110℃以下であり、
前記ワックスは、炭化水素化合物で構成されている炭化水素ワックスであり、
ガスクロマトグラフィーにより前記炭化水素ワックスを分析し、得られた分析値に基づいて作成される、横軸が炭素数、縦軸が炭化水素化合物の存在比率(面積%)である炭素数分布チャートにおいて、
(i)最大存在比率を示す炭素数が、40以上45以下の領域に存在し、前記最大存在比率を示す炭素数における存在比率が6.5面積%以上9.0面積%以下であり、
(ii)炭素数33以下の領域の存在比率の合計が、4.0面積%以下であり、
(iii)炭素数34以上38以下の領域の存在比率の合計が、12.0面積%以上25.0面積%以下であり、
(iv)炭素数50以上の領域の存在比率の合計が、5.0面積%以上15.0面積%以下であることを特徴とする。
尚、前記炭素数分布チャートにおいて、各炭素数における存在比率は、その炭素数を有する炭化水素化合物の存在比率を表す。
画像形成装置の省エネルギー化の一つの方法として、定着部材の設定温度を低くすることが挙げられる。しかし、そのためには、トナーの低温定着性を更に向上させなければならない。トナーにおいて低温定着性を良くするための一つの方法としては、トナーの軟化点をより低く設定することが重要である。但し、トナーの軟化点を低くしすぎると、トナーの耐久性や耐ブロッキング性が低下してしまうため、トナーの軟化点は75℃以上110℃以下であることが低温定着性、耐久性及び耐ブロッキング性をバランスよく達成する上で必要である。
さらに、トナーの軟化点を低くするために、トナーの結着樹脂の軟化点を低くすると、ワックスによる機内汚染を引き起こしやすくなったり、ワックスのトナー粒子の表面への過度な染み出しによる画像不良が生じたりしやすくなることがわかった。
本発明者らは、ワックスの挙動について着目し、検討した結果、本発明で規定したような特定の炭化水素化合物の存在比率を有するワックスを用いることで、トナー粒子の表面へのワックスの過度な染み出しを抑制し、長期に亘って良好なトナー画像を形成し得ることを見出した。
さらに、長期の使用においても定着器やその周辺部材の汚染といった画像形成装置の機内汚染を抑制することが可能となることを見出した。
具体的には、ワックスは、定着プロセスでトナーに熱が供給されることで溶融し、それにより結着樹脂中を移動できるようになり、結着樹脂の可塑化の促進や、トナー粒子の表面に出て定着部材へのトナーの付着の低減に寄与できるようになる。
本発明で使用する炭化水素ワックスは、炭化水素化合物で構成されているが、そのうち、高炭素数の炭化水素化合物は、トナーの溶融時にトナー粒子の表面へ出て定着部材へのトナーの付着を低減するという離型性の向上に寄与する。特に、ワックス中の炭素数50以上の炭化水素化合物の存在比率の合計が5.0面積%以上15.0面積%以下にあると良好な離型性が得られる。炭素数50以上の炭化水素化合物の存在比率の合計が5.0面積%未満では離型性が低下する。炭素数50以上の炭化水素化合物の存在比率の合計が15.0面積%より高いと、定着時に高炭素数の炭化水素化合物を溶融させるためにより多くの熱量が必要となり、低温定着性が低下する。
また、低炭素数の炭化水素化合物は、溶融時に結着樹脂の分子鎖の間に入り込むため、結着樹脂の可塑性の向上に寄与する。一方で、複合機やプリンターの如き画像形成装置の機内汚染には、低炭素数の炭化水素化合物が関与してくることを本発明者らは見出した。
本発明者らの検討によると、過剰な熱量がトナーに加わった状態で連続印字を続けた場合、画像形成装置の内部でワックスの一部の成分が揮発して、機内での濃度が高くなる現象が見られることが判明した。そして、この揮発した成分は、画像形成装置の内部の構成部材と接触することで冷却され、堆積し、機内汚染が発生する場合がある。さらに、この揮発成分を分析した結果、炭素数33以下の炭化水素化合物が主成分であることが判明した。そこで、ワックス中の炭素数33以下の炭化水素化合物の存在比率の合計が4.0面積%以下にすることにより、機内汚染の発生を抑制させることが可能である。
また、炭素数34以上38以下の炭化水素化合物の存在比率の合計を12.0面積%以上25.0面積%以下にすることで機内汚染を抑制しつつ、結着樹脂の可塑性を向上させることができる。炭素数34以上38以下の炭化水素化合物の存在比率の合計が12.0面積%未満ではワックスの結着樹脂への可塑性の寄与が乏しく、結果としてトナーの低温定着性が低下する。また、炭素数34以上38以下の炭化水素化合物の存在比率の合計が25.0面積%より多いと、ワックスがトナー粒子の表面へ過度に染み出すことがあり、現像スジやカブリといった画像不良が起こりやすくなる。また、機内汚染も発生しやすくなる。
上記で述べてきたことを考慮しつつ、トナーの熱的耐久性および定着性能を引き出すためには、ワックス中の最大存在比率を示す炭化水素化合物の炭素数が、40以上45以下であり、最大存在比率を示す炭素数の炭化水素化合物の存在比率が6.5面積%以上9.0面積%以下であることが必要である。最大存在比率の炭素数が40未満である場合、又は、最大存在比率を示す炭素数の炭化水素化合物の存在比率が6.5面積%未満である場合、ワックスの融点が低くなってしまうため、トナーの耐久性が低下する。一方、最大存在比率の炭素数が45より多い場合、又は、最大存在比率を示す炭素数の炭化水素化合物の存在比率が9.0面積%を超える場合、ワックスの融点が高くなり、トナー粒中でのワックスの分散状態が良好ではなく、ワックスの結着樹脂への可塑性の向上に寄与しにくくなる。
即ち、本発明において規定されるワックスは、最大存在比率が最大でも9.0面積%であることで示されるように、特定の炭素数の成分を多量に含有するようなワックスではない。本発明において規定されるワックスは、炭素数33以下の成分の含有量が非常に少なく、一方で、炭素数34から炭素数50を超える程度までの幅広い炭素数領域にある成分が、比較的に少ない量でそれぞれ含有されているようなワックスである。
トナーの定着温度領域の幅を広くするためには、ワックス中の炭素数分布をある程度幅を持たせることが重要であり、本発明で規定した炭素数分布を持つワックスをトナーに含有させることで、広い定着温度領域を維持したまま、長期に亘るプリントにおいても、トナー粒子の表面へのワックスの過度な染み出しを抑制し、高画質な画像が得ることが可能である。また、長期の使用においても複合機やプリンターの如き画像形成装置の機内汚染の抑制に有効なワックスであることを見出し、本発明に至った。
さらに、ワックス中の炭素数34以上36以下の炭化水素化合物の存在比率の合計を5.0面積%以上10.0面積%以下にすることのより、ワックスは、結着樹脂に対する可塑性がさらに向上するため、好ましい。
また、ワックス中の炭素数30以下の炭化水素化合物の存在比率の合計を1.0面積%以下にすることで、画像形成装置の機内汚染を更に抑制できるため、好ましい。
このように、本発明では、炭化水素ワックスを構成する炭化水素化合物の存在比を適切な範囲に調整することが重要である。炭化水素ワックスを構成する炭化水素化合物の存在比を調整するための方法として、特に限定されるわけではないが、ワックスを薄膜蒸留することが好ましい。薄膜蒸留は、減圧蒸留と比較して低温かつ短時間で蒸留を行うことができるため、高炭素数の炭化水素化合物が熱分解されることによって発生する低炭素数の炭化水素化合物の生成を抑制することが可能となる。その結果、ワックス中の低炭素数の炭化水素化合物を効率良く除去することが可能である。
本発明において、炭化水素ワックスのトナー中における含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して3.0質量部以上15.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは4.0質量部以上14.0質量部以下であり、さらに好ましくは5.0質量部以上13.0質量部以下である。ワックスの含有量が、結着樹脂100.0質量部に対して3.0質量部以上15.0質量部以下であることで、幅広い定着温度領域を維持しつつ、長期に亘って良好なトナー画像を形成し得ることができる。
本発明で用いられる炭化水素ワックスとしては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスおよびその誘導体が挙げられる。その中でも、直鎖脂肪族炭化水素化合物で構成されている直鎖脂肪族炭化水素ワックスであることが好ましい。
本発明のトナーは、動的粘弾性測定における温度70℃の時の貯蔵弾性率G’(70)が5.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であり、且つ、温度70℃の時の損失弾性率G”(70)が2.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることが好ましい。温度70℃のときのトナーの貯蔵弾性率G’(70)及び温度70℃のときのトナーの損失弾性率G”(70)がそれぞれ上記の範囲内であると、結着樹脂として弾性と粘性のバランスが取れており、ワックスの過度な染み出しを抑えつつ、低温定着性が更に良好となる。
また、本発明のトナーは、動的粘弾性測定における温度160℃の時の貯蔵弾性率G’(160)が1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であり、かつ、温度160℃の時の損失弾性率G”(160)が2.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることが好ましい。温度160℃のときのトナーの貯蔵弾性率G’(160)及び温度160℃のときのトナーの損失弾性率G”(160)がそれぞれ上記の範囲内であると、定着後のトナー画像の高グロス化と耐高温オフセットの向上とが両立できる。
本発明のトナーを製造するための製造方法は、どのような製造方法であっても構わないが、懸濁重合法、乳化重合法及び懸濁造粒法の如き水系媒体中で重合性単量体組成物を造粒するトナーの製造方法によって得ることが好ましい。以下、本発明に用いられるトナーの製造方法の中で最も好適な懸濁重合法を用いて、トナーの製造方法を説明する。
懸濁重合法は、具体的には、(a)重合性単量体、前記着色剤及び前記ワックスを有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して、前記重合性単量体組成物の液滴を形成する造粒工程、及び、(b)前記液滴中の重合性単量体を重合する重合工程を経ることによってトナー粒子を製造するトナーの製造方法である。
本発明で規定した物性を満たすワックス、結着樹脂及び着色剤、及び、必要に応じて他の添加物を、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機に依って均一に溶解または分散させ、これに重合開始剤を溶解し、重合性単量体組成物を調製する。次に、該重合性単量体組成物を分散安定剤含有の水系媒体中に懸濁して重合を行なうことによってトナー粒子は製造される。
重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えてもよい。
トナーの結着樹脂としては、一般的に用いられている結着樹脂を使用することができる。具体的には、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−メタクリル共重合体、エポキシ樹脂、及び、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体を用いることが可能である。該ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することができる。
前記単官能性重合性単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、及び、p−フェニルスチレンの如きスチレン誘導体類;
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、及び、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートの如きアクリル系重合性単量体類;
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、及び、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートの如きメタクリル系重合性単量体類;
メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、及び、ギ酸ビニルの如きビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、及び、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、及び、ビニルイソプロピルケトンの如きビニルケトン類が挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、及び、ジビニルエーテルが挙げられる。
単官能性重合性単量体を単独で、あるいは二種以上組み合わせて、又は、単官能性重合性単量体と多官能性重合性単量体とを組み合わせて、又は、多官能性重合性単量体を単独で、あるいは、二種以上を組み合わせて使用する。重合性単量体の中でも、スチレン又はスチレン誘導体を単独もしくは混合して、又は、それらとほかの重合性単量体と混合して使用することが、トナーの現像特性及び耐久性の観点から好ましい。
懸濁重合法のよう水系媒体を用いる重合法の場合には、上記混合液に極性樹脂を添加することが好ましい。極性樹脂を添加することにより、ワックスの内包化の促進を図ることができる。
水系媒体に懸濁した着色剤分散液中に極性樹脂が存在する場合、水に対する親和性の違いから、極性樹脂が水系媒体と着色剤分散液との界面付近に移行しやすいため、トナー粒子の表面に極性樹脂が偏在することになる。その結果、トナー粒子はコア−シェル構造を有する。
また、シェルに用いる極性樹脂に、溶融温度の高いものを選択すれば、低温定着を目的として結着樹脂をより低温で溶融するような設計とした場合でも、トナーの保存中におけるブロッキングの発生を抑制することができる。
極性樹脂としては、飽和又は不飽和のポリエステル系樹脂が好ましい。極性樹脂として飽和又は不飽和のポリエステル系樹脂を用いることで、当該樹脂がトナー粒子の表面に偏在してシェルを形成した際に、当該樹脂自身のもつ潤滑性が期待できる。また、極性樹脂を用いれば、適度な量の非イオン性界面活性剤をトナー粒子の表面に存在させることもできるため、低温低湿環境下での過剰な摩擦帯電をより抑制することができる。
ポリエステル系樹脂としては、下記に挙げる酸成分単量体とアルコール成分単量体とを縮合重合したものを用いることができる。酸成分単量体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、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、しょうのう酸、シクロヘキサンジカルボン酸、及び、トリメリット酸が挙げられる。
アルコール成分単量体としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン等のアルキレングリコール類及びポリアルキレングリコール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノール、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、グリセリン、トリメチロールプロパン、及び、ペンタエリスリトールが挙げられる。
極性樹脂は重合性単量体100.0質量部に対して1.0質量部以上20.0質量部以下を含有されることが好ましく、より好ましくは2.0質量部以上10.0質量部以下を含有されることである。
本発明に用いられる着色剤としては、以下の有機顔料、有機染料及び無機顔料が挙げられる。
シアン着色剤としては、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、及び、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。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、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、及び、C.I.ピグメントブルー62。
マゼンタ着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、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、及び、ペリレン化合物。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2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、及び、C.I.ピグメントレッド254。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及び、アリルアミド化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー191、及び、C.I.ピグメントイエロー194。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、及び、上記イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色されたものが挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及び、トナー粒子中の分散性の点から選択される。
該着色剤は、結着樹脂100.0質量部に対して1.0乃至20.0質量部用いることが好ましい。懸濁重合法を用いてトナー粒子を得る場合には、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、そのため、重合阻害のない物質による疎水化処理を施した着色剤を用いることが好ましい。特に、染料やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので、使用の際に注意を要する。染料を疎水化処理する好ましい方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめて着色重合体を得る方法が挙げられ、この得られた着色重合体を重合性単量体組成物に添加する。また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の疎水化処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質(ポリオルガノシロキサン等)で処理を行っても良い。
また、必要に応じて荷電制御剤を用いても良い。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に摩擦帯電スピードが速く、かつ、一定の摩擦帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を懸濁重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。荷電制御剤としてはトナーを負荷電性に制御するものと正荷電性に制御するものがある。トナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、及び、荷電制御樹脂。
一方、トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。グアニジン化合物;イミダゾール化合物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、及び、フェロシアン化物);高級脂肪酸の金属塩;荷電制御樹脂。
これら荷電制御剤は、単独で或いは2種類以上組み合わせて添加しても良い。これら荷電制御剤の中でも、含金属サリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウムもしくはジルコニウムであるものが好ましい。
荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100.0質量部に対して0.01乃至20.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5乃至10.0質量部である。
また、荷電制御樹脂は、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又は共重合体を用いることが好ましい。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としては、特にスルホン酸基含有アクリルアミド系モノマー又はスルホン酸基含有メタクリルアミド系モノマーを共重合比で2質量%以上含有することが好ましく、より好ましくは5質量%以上含有することである。荷電制御樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が35乃至90℃、ピーク分子量(Mp)が10,000乃至30,000、重量平均分子量(Mn)が25,000乃至50,000であることが好ましい。これを用いた場合、トナー粒子に求められる熱特性に影響を及ぼすことなく、好ましい摩擦帯電特性を付与することができる。更に、荷電制御樹脂がスルホン酸基を含有している為、着色剤の分散液中の荷電制御樹脂自身の分散性、及び、着色剤の分散性が向上し、着色力、透明性、及び、摩擦帯電特性をより向上させることができる。
重合性単量体を重合させるために、重合開始剤を用いてもよい。本発明に用いることができる重合開始剤としては、有機過酸化物系開始剤やアゾ系重合開始剤が挙げられる。有機過酸化物系開始剤としては、以下のものが挙げられる。ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジ−α−クミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t−ブチルパーオキシマレイン酸、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、メチルエチルケトンパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、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、及び、tert−ブチル−パーオキシピバレート。
アゾ系重合開始剤としては、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、及び、アゾビスメチルブチロニトリルが挙げられる。
また、重合開始剤として、酸化性物質と還元性物質とを組み合わせたレドックス系開始剤を用いることもできる。酸化性物質としては、過酸化水素、過硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、及び、アンモニウム塩)の無機過酸化物、及び、4価のセリウム塩の酸化性金属塩が挙げられる。還元性物質としては還元性金属塩(2価の鉄塩、1価の銅塩、及び、3価のクロム塩)、アンモニア、低級アミン(メチルアミン、及び、エチルアミンの如き炭素数1〜6程度のアミン)、ヒドロキシルアミンの如きアミノ化合物、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムハイドロサルファイト、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、及び、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートの還元性硫黄化合物、低級アルコール(炭素数1〜6)、アスコルビン酸又はその塩、及び低級アルデヒド(炭素数1〜6)が挙げられる。
重合開始剤は、10時間半減期温度を参考に選択され、単独又は混合して利用される。前記重合開始剤の添加量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には重合性単量体100.0質量部に対し0.5質量部以上20.0質量部以下が添加される。
また、重合度を制御するため公知の連鎖移動剤、及び、重合禁止剤を更に添加し用いることも可能である。
重合性単量体を重合させる場合に各種架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、4,4’−ジビニルビフェニル、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、及び、トリメチロールプロパントリメタクリレートの如き多官能性化合物が挙げられる。
水系媒体を調製する時に使用する分散安定剤としては、公知の無機化合物の分散安定剤及び有機化合物の分散安定剤を用いることができる。無機化合物の分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、及び、アルミナが挙げられる。一方、有機化合物の分散安定剤としては、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、及び、デンプンが挙げられる。これら分散安定剤の使用量は、重合性単量体100.0質量部に対して0.2質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。
これら分散安定剤の中で、無機化合物の分散安定剤を用いる場合、市販のものをそのまま用いても良いが、より細かい粒径の分散安定剤を得るために、水系媒体中で該無機化合物を生成させても良い。例えば、リン酸三カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合することで得られる。
トナー粒子には、トナーへの各種特性を付与するために外添剤を外添してもよい。トナーの流動性を向上させるための外添剤としては、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体、及び、それらの複酸化物微粉体の如き無機微粉体が挙げられる。無機微粉体の中でもシリカ微粉体及び酸化チタン微粉体が好ましい。
シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ又はヒュームドシリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粉体としては、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNaO、SO 2−の少ない乾式シリカの方が好ましい。また、乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタン他の如き金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体であっても良い。
無機微粉体は、その表面を処理剤によって疎水化処理することによって、トナーの摩擦帯電量の調整、環境安定性の向上、及び、高湿環境下での流動性の向上を達成することができるので、疎水化処理された無機微粉体を用いることが好ましい。トナーに外添された無機微粉体が吸湿すると、トナーの摩擦帯電量及び流動性が低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなる。
無機微粉体を疎水化処理するための処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、及び、有機チタン化合物が挙げられる。その中でも、シリコーンオイルが好ましい。これらの処理剤は単独で用いても或いは併用しても良い。
無機微粉体の総添加量は、トナー粒子100.0質量部に対して1.0乃至5.0質量部であることが好ましく、より好ましくは1.0乃至2.5質量部である。外添剤は、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。
以下、本発明に係る各種物性の測定方法について説明する。
<ワックスの炭素数分布の測定方法>
ワックスの炭素数分布は、ガスクロマトグラフィー(GC)により、以下のようにして測定する。ワックス10mgを精秤しサンプルビンに入れる。このサンプルビンに精秤した10gのヘキサンを加えてフタをした後、ホットプレートで温度150℃に加温して混合する。その後、ワックスが析出してこないようすばやくガスクロマトグラフィーの注入口へこのサンプルを注入して分析を行い、横軸を炭素数、縦軸をシグナルの強度とするチャートを得る。次いで、得られたチャートにおいて、検出された全ピークのトータルの面積に対する各炭素数成分のピークの面積の割合を算出し、これを各炭化水素化合物の存在比率(面積%)とする。そして、横軸に炭素数、縦軸に炭化水素化合物の存在比率(面積%)を取り、炭素数分布チャートを作成する。測定装置及び測定条件は、下記の通りである。
GC:HP社 6890GC
カラム:ULTRA ALLOY−1 P/N:UA1−30m−0.5F (フロンティア・ラボ社製)
キャリアーガス:He
オーブン:(1)温度100℃で5分ホールド、(2)30℃/分で温度360℃まで昇温、(3)温度360℃で60分ホールド
注入口:温度300℃
初期圧力:10.523 psi
スプリット比:50:1
カラム流量:1mL/min
<トナーの軟化点の測定方法>
トナーの軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、この装置に付属しているマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。尚、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X={(Smax−Smin)/2})。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である(流動曲線の模式図を図1に示す)。測定試料は、約1.0gのトナーを、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<トナーの動的粘弾性の測定方法>
粘弾性測定装置(レオメーター)ARES(Rheometrics Scientific社製)を用いて測定を行う。測定は、Rheometrics Scientific社製発行のARES操作マニュアル902−30004(1997年8月版)、902−00153(1993年7月版)に基づいて行う。
・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:加圧成型機を用いて、トナー粒子を直径約8mm、高さ約2mmの円柱状試料を成型する(常温で1分間15kNを維持する)。加圧成型機はNPaシステム社製100kNプレスNT−100Hを用いる。
セレイテッド型のパラレルプレートの温度を90℃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、axial forceが30(g重)を超えないように垂直方向に荷重をかけ、セレイテッド型のパラレルプレートに固着させる。このとき試料の直径がパラレルプレートの直径と同じになるよう、スチールベルトを用いてもよい。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: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:自動測定モードにて調整。
・測定温度:30℃から150℃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。
Microsoft社製Windows(登録商標)2000上で動作するRSI Orchesrator(制御、データ収集および解析ソフト)(RheometricsScientific社製)へ、インターフェースを通じてデータ転送する。解析データをもとに70℃の時の貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G”の値を読み取り、G’(70)、G”(70)とする。また、同様に 160℃の時の貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G”の値を読み取り、G’(160)、G”(160)とする。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。なお、実施例及び比較例の部数及び%は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
まず、実施例で用いるワックスについて述べる。
<ワックス1の製造>
フィッシャートロプシュワックスであるSasol C80(Sasol社製)を原料とし、これを温度250℃、圧力0.1Torrの条件下で薄膜蒸留を行い、ワックス1を得た。ワックス1の物性を表2に示す。また、図2にワックス1の炭素数分布チャートを示す。なお、薄膜蒸留は通常の減圧蒸留と比べ、凝縮面が蒸発面に近い位置に相対配置されており、試料蒸発による圧力損失が少なくなるため、中真空域(約0.1Torr)で滞留時間(数秒〜1分以内)の短い蒸留が可能となり、余分な熱がかかり続けることがないため熱分解による低炭素数成分の生成が抑制することが出来る。
<ワックス2、4、6の製造>
ワックス1を表1に示すような原料及び精製条件に変更すること以外はワックス1の製造方法と同様にしてワックス2、4、6を得た。得られたワックス2、4、の物性を表2に示す。なお、ワックス2の原料として用いたマイクロクリスタリンワックスであるHi−mic80は日本精蝋社製である。
<ワックス3の製造>
フィッシャートロプシュワックスであるFT100(日本精蝋社製)を原料とし、100℃のトルエンで完全に溶解させた後、70℃に冷却後、析出した高融点成分を濾過し、残った溶媒を冷却、溶媒除去をして低融点成分を得た。得られた低融点成分を温度220℃、圧力0.5Torrの条件下で薄膜蒸留を行い、ワックス3を得た。ワックス3の物性を表2に示す。
<ワックス5の製造>
ポリエチレンワックスであるメタロセンPEワックス(三井化学社製)を原料とし、100℃のトルエンで完全に溶解させた後、80℃に冷却後、析出した高融点成分を濾過し、残った溶媒を冷却、溶媒除去をして低融点成分を得た。得られた低融点成分を温度255℃、圧力0.1Torrの条件下で薄膜蒸留を行い、ワックス5を得た。ワックス5の物性を表2に示す。
<ワックス7の製造>
フィッシャートロプシュワックスであるSasol C80(Sasol社製)を原料とし、これを温度350℃、圧力30Torrで減圧蒸留してワックス7を得た。ワックス7の物性を表2に示す。
<ワックス8>
フィッシャートロプシュワックス(Sasol C80、Sasol社製)をワックス8とした。ワックス8の物性を表2に示す。また、図3にワックス8の炭素数分布チャートを示す。
<ワックス9>
パラフィンワックスであるHNP−51(日本精蝋社製)をワックス9とした。ワックス9の物性を表2に示す。また、図4にワックス9の炭素数分布チャートを示す。
<ワックス10>
パラフィンワックスであるHNP−9(日本精蝋社製)をワックス10とした。ワックス10の物性を表2に示す。また、図5にワックス10の炭素数分布チャートを示す。
<ワックス11>
フィッシャートロプシュワックスであるFNP0090(日本精蝋社製)をワックス11とした。ワックス11の物性を表2に示す。また、図6にワックス11の炭素数分布チャートを示す。
<負荷電性制御樹脂1の製造>
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を備えた加圧可能な反応容器に、溶媒としてメタノール255.0質量部、2−ブタノン145.0質量部及び2−プロパノール100.0質量部を添加し、重合性単量体としてスチレン88.0質量部、アクリル酸2−エチルヘキシル6.0質量部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸5.0質量部を添加して撹拌しながら還流温度まで加熱した。重合開始剤である2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1.0質量部を2−ブタノン20.0質量部で希釈した溶液を30分かけて滴下して5時間撹拌を継続した。更に2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1.2質量部を2−ブタノン20質量部で希釈した溶液を30分かけて滴下して、更に5時間撹拌して重合を終了し、凝集物を得た。
次に、重合溶媒を減圧留去した後に得られた凝集物を150メッシュ(目開き104μm)のスクリーンを装着したカッターミルにて100μm以下に粗粉砕し、さらにジェットミルにより微粉砕した。その微粉体を250メッシュ(目開き61μm)の篩により分級し、60μm以下の粒子を分別して得た。次に該粒子を10%の濃度になるようにメチルエチルケトン(MEK)を加え溶解し、前述の溶液をMEKの20倍量のメタノール中に徐々に投じ再沈殿した。得られた沈殿物を再沈殿に使用した量の2分の1のメタノールで洗浄し、ろ過した粒子を温度35℃にて48時間真空乾燥した。
さらに前述の真空乾燥後の粒子を10%の濃度になるようにMEKを加え再溶解し、前述の溶液をMEKの20倍量のn−ヘキサン中に徐々に投じ再沈殿した。得られた沈殿物を再沈殿に使用した量の2分の1のn−ヘキサンで洗浄し、ろ過した粒子を35℃にて48時間真空乾燥して極性重合体を得た。こうして得られた極性重合体はガラス転移温度(Tg)が約83℃であり、メインピーク分子量(Mp)が21,400、数平均分子量(Mn)が11,100、重量平均分子量(Mw)が33,200であり、酸価は14.5mgKOH/gであった。また、H−NMR(日本電子社製EX−400:400MHz)で測定された組成はスチレン:アクリル酸2−エチルヘキシル:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸=88.0:6.0:5.0(質量比)であった。得られた極性重合体を負荷電性制御樹脂1とする。
<トナー1の製造>
温度60℃に加温したイオン交換水1300部に、リン酸三カルシウム9部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、撹拌速度10,000rpmにて撹拌し、水系媒体を調製した。また、下記の結着樹脂材料をプロペラ式攪拌装置にて撹拌速度100rpmで撹拌しながら、混合して混合液を調製した。
・スチレン 59.5質量部
・n−ブチルアクリレート 25.5質量部
・低分子量ポリスチレン樹脂 15.0質量部
(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)
次に上記溶解液に、
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3) 6.5質量部
・負荷電性制御剤(ボントロンE−88、オリエント化学社製) 0.5質量部
・ワックス1 9.0質量部
・負荷電性制御樹脂1 0.7質量部
・ポリエステル樹脂 5.0質量部
(テレフタル酸:イソフタル酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=30:30:30:10(質量比)の重縮合物、酸価11mgKOH/g、Tg=74℃、Mw=11,000、Mn=4,000)を加え、その後、混合液を温度65℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、撹拌速度10,000rpmにて攪拌し、溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
続いて、上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤として
・パーブチルPV(10時間半減期温度54.6℃(日本油脂製))10.0質量部を加え、温度70℃にてTK式ホモミキサーを用いて、撹拌速度10,000rpmで20分間攪拌し、造粒した。
プロペラ式攪拌装置に移して撹拌速度120rpmで攪拌しつつ、温度85℃で5時間、重合性単量体組成物中の重合性単量体であるスチレン及びn−ブチルアクリレートを重合反応させ、トナー粒子を含むスラリーを製造した。重合反応終了後、該スラリーを冷却した。冷却されたスラリーに塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。その後、スラリーの10倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級によって粒子径を調整してトナー粒子を得た。
トナー粒子中には、スチレン−アクリル樹脂が85.0質量部、ポリスチレン樹脂が15.0質量部、シアン着色剤が6.5質量部、ワックス1が9.0質量部、負荷電性制御剤が0.5質量部、負荷電性制御樹脂1が0.7質量部、ポリエステル樹脂5.0質量部含まれていた。
上記トナー粒子100.0質量部に対して、外添剤として、シリカ微粉体に対して20質量%のジメチルシリコーンオイルで処理された疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:7nm、BET比表面積:130m/g)1.5質量部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で撹拌速度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3に示す。
<トナー2乃至13、及び、16乃至20の製造>
表3に示すように原材料及び添加部数に変更すること以外はトナー1の同様の製造方法でトナー2乃至13、及び、16乃至20を得た。なお、架橋剤を用いる場合は、ワックスの如き原材料を溶解液に投入する際に、同時に投入し、重合性単量体組成物中に含まれるようにした。
<トナー14の製造>
・ポリエステル樹脂A 75.0質量部
(テレフタル酸:イソフタル酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=20:20:44:50(質量比)の重縮合物)(Mw=7,000、Mn=3,200、Tg=57℃)
・ポリエステル樹脂B 25.0質量部
(テレフタル酸:トリメリット酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=24:3:70:2(質量比)の重縮合物)(Mw=11,000、Mn=4,200、Tg=52℃)
・メチルエチルケトン 100.0質量部
・酢酸エチル 100.0質量部
・ワックス4 9.0質量部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3) 6.5質量部
・負荷電性制御樹脂1 1.0質量部
上記材料を、アトライター(三井金属社製)を用いて3時間分散し、着色剤分散液を得た。
一方、温度60℃に加温したイオン交換水3000質量部にリン酸カルシウム27質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、撹拌速度10,000rpmにて撹拌し、水系媒体を調製した。上記水系媒体へ上記着色剤分散液を投入し、温度65℃、N2雰囲気下において、TK式ホモミキサーにて撹拌速度12,000rpmで15分間撹拌し、着色剤粒子を造粒した。その後、TK式ホモミキサーから通常のプロペラ撹拌装置に変更し、撹拌装置の撹拌速度を150rpmに維持し、内温を95℃に昇温して3時間保持して分散液から溶剤を除去し、トナー粒子の分散液を調製した。
得られたトナー粒子の分散液に塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。上記分散液を加圧ろ過器にて、ろ過・洗浄をしてトナー凝集物を得た。その後、トナー凝集物を破砕、乾燥してトナー粒子を得た。トナー粒子には、ポリエステル樹脂が100質量部、シアン着色剤が6.5質量部、ワックス4が9.0質量部、負荷電性制御樹脂1が1.0質量部含まれていた。得られたトナー粒子100.0質量部に対して、外添剤として、シリカ微粉体に対して20質量%のジメチルシリコーンオイルで処理された疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:7nm、BET比表面積:130m/g)1.5質量部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で、撹拌速度3000rpmで15分間混合してトナー14を得た。トナー14の物性については表3に示す。
<トナー15の製造>
(樹脂粒子分散液1の調製)
・スチレン 75.0質量部
・n−ブチルアクリレート 25.0質量部
・アクリル酸 3.0質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、分散、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに重合開始剤として過硫酸アンモニウム1.5質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、撹拌しながら内容物が70℃になるまで加熱し、4時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が0.29μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液1を調製した。
(樹脂粒子分散液2の調製)
・スチレン 40.0質量部
・n−ブチルアクリレート 58.0質量部
・ジビニルベンゼン 0.3質量部
・アクリル酸 3.0質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、分散、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.9質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、撹拌しながら内容物が70℃になるまで加熱し、4時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が0.31μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液2を調製した。
(着色剤粒子分散液の調製)
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3) 20.0質量部
・アニオン性界面活性剤 3.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78.0質量部
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この着色剤粒子分散液1における粒度分布を、粒度測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定したところ、含まれる着色剤粒子の平均粒径は、0.2μmであり、また1μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
(ワックス粒子分散液の調製)
・ワックス4 50.0質量部
・アニオン性界面活性剤 7.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 200.0質量部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が0.5μmであるワックスを分散させてなるワックス粒子分散液を調製した。
(荷電制御粒子分散液の調製)
・ジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物 5.0質量部
(負荷電性制御剤、ボントロンE−84、オリエント化学工業社製)
・アニオン性界面活性剤 3.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78.0質量部
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。
(混合液の調製)
・樹脂粒子分散液1 160.0質量部
・樹脂粒子分散液2 57.0質量部
・着色剤分散液 33.0質量部
・ワックス粒子分散液 45.0質量部
以上を、撹拌装置,冷却管,温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液を1モル/L−水酸化カリウムを用いてpH=5.2に調整した。
この混合液に凝集剤として、8%塩化ナトリウム水溶液120質量部を滴下し、撹拌しながら55℃まで加熱した。この温度の時、樹脂粒子分散液3を2質量部と荷電制御粒子分散液を10質量部とを加えた。55℃で2時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると平均粒径が約3.3μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
その後、ここにアニオン製界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3質量部を追加した後、撹拌を継続しながら95℃まで加熱し、4.5時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、45℃で流動層乾燥を行い、スプレードライヤーで200乃至300℃の気相中に分散させることにより形状を調整し、トナー粒子を得た。トナー粒子には、スチレン−アクリル樹脂が100質量部、シアン着色剤が4.5質量部、ワックスが9.0質量部、負荷電性制御樹脂が0.6質量部含まれていた。
得られたトナー粒子100.0質量部に対して、外添剤として、シリカ微粉体に対して20質量%のジメチルシリコーンオイルで処理された疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:7nm、BET比表面積:130m/g)1.5質量部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で撹拌速度3000rpmで15分間混合してトナー15を得た。トナー15の物性については表3に示す。
<画像評価>
画像評価は、市販のカラーレーザープリンタ[ HP Color LaserJet3525dn]を一部改造して評価を行った。改造は一色のプロセスカートリッジだけの装着でも作動するよう改良した。また、定着器を任意の温度に変更できるように改造した。
このカラーレーザープリンタに搭載されていたブラックトナー用のプロセスカートリッジから中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、プロセスカートリッジに各トナー(300g)を導入し、トナーを詰め替えたプロセスカートリッジをカラーレーザープリンタに装着し、以下の画像評価を行った。具体的な画像評価項目は下記の通りである。
〔画像濃度〕
常温常湿環境下(温度23℃/湿度60%RH)、及び、高温高湿環境下(温度30℃/湿度85%RH)において、横線で1%の印字率の画像を25000枚プリントアウト試験終了後、ベタ画像を出力し、ベタ部分の画像濃度により評価した。尚、画像濃度の測定には「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白下地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。転写材としては、LETTERサイズの普通紙(XEROX 4200用紙、XEROX社製、75g/m)を用いた。
(評価基準)
A:1.50以上
B:1.45以上1.50未満
C:1.35以上1.45未満
D:1.25以上1.35未満
E:1.25未満
〔現像スジ〕
常温常湿環境下(温度23℃/湿度60%RH)、及び、高温湿湿環境下(温度30℃/湿度85%RH)において、横線で1%の印字率の画像を25000枚プリントアウト試験終了後、LETTERサイズのXEROX 4200用紙(XEROX社製、75g/m)にハーフトーン(トナーの載り量:0.6mg/cm)の画像をプリントアウトし、現像スジの評価をした。
(評価基準)
A:未発生
B:現像スジが1カ所以上3カ所以下発生
C:現像スジが4カ所以上6カ所以下発生
D:現像スジが7カ所以上発生、あるいは、幅0.5mm以上発生
〔カブリ〕
常温常湿環境下(温度23℃/湿度60%RH)、及び、高温高湿環境下(温度30℃/湿度85%RH)において、横線で1%の印字率の画像を25000枚プリントアウト試験終了後、48時間放置してから更にプリントアウトした画像の非画像部の反射率(%)を「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)で測定した。得られた反射率を、同様にして測定した未使用のプリントアウト用紙(標準紙)の反射率(%)から差し引いた数値(%)を用いて評価した。数値が小さい程、画像カブリが抑制されていることになる。評価は、グロス紙モードで、普通紙(HP Brochure Paper 200g , Glossy、HP社製、200g/m)を用いて行った。
(評価基準)
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.5%未満
C:1.5%以上3.0%未満
D:3.0%以
グロス〕
定着温度170℃でベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)をPG−3D(日本電色工業製)を用いてグロス値の測定を行った。転写材としては、LETTERサイズの普通紙(XEROX 4200用紙、XEROX社製、75g/m)を用いた。
(評価基準)
A:グロス値が30以上
B:グロス値が20以上30未満
C:グロス値が15以上20未満
D:グロス値が15未満
〔低温定着性〕
転写材にベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)の画像を定着温度を変えてで評価した。なお、定着温度は定着ローラー表面を非接触の温度計を用いて測定した値である。転写材は、LETTERサイズの普通紙(XEROX 4200、XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:100℃でオフセットせず
B:100℃でオフセット発生
C:110℃でオフセット発生
D:120℃でオフセット発生
〔高温定着性〕
転写材にベタ画像(トナーの載り量:0.6mg/cm)の画像を定着温度を変えて(200乃至220℃)で評価した。なお、定着温度は定着ローラー表面を非接触の温度計を用いて測定した値である。転写材は、普通紙(LETTERサイズのXEROX 4200用紙、XEROX社製、75g/m)を用いた。
A:210℃でオフセットせず
B:210℃でオフセット発生
C:200℃でオフセット発生
D:190℃でオフセット発生
<機内汚染評価>
市販のカラーレーザープリンタ(HP Color LaserJet 3525dn)を用いて、定着器周りの汚染状態を目視により評価した。
評価チャートは各色印字率が5%(フルカラー印字率20%)のオリジナルチャートを用い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの全ステーションに、上記の作製したトナーに詰め替えたシアンカートリッジを装着し、トナーが無くなる毎にカートリッジ交換を行い、評価を続けた。
試験の条件は、常温常湿環境下(温度23℃/湿度60%RH)、及び、低温低湿環境下(温度10℃/湿度15%RH)において、普通紙モードでLETTERサイズのXEROX 4200用紙(XEROX社製、75g/m)を合計500,000枚のプリント試験を行った。
尚、定着器周りの汚染状態は、目視により以下の基準で評価した。
A:定着器周辺に目立った汚染は殆ど見られない。
B:定着器周辺に微量の汚染が観察される。
C:定着ガイド部に汚染の広がりがはっきりと観察される。
D:定着器周辺にかなりの量の汚染が目立ち、画像欠落が発生する。
〔実施例1乃至15〕
実施例1乃至15では、トナーとして、トナー1乃至15をそれぞれ用いて上記評価を行った。その評価結果を表4に示す。
〔比較例1乃至5〕
比較例1乃至5では、トナーとして、トナー16乃至20をそれぞれ用いて上記評価を行った。その評価結果を表4に示す。

Claims (8)

  1. 結着樹脂、着色剤及びワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであり、
    前記トナーは、定荷重押し出し方式の細管式レオメータで測定される軟化点が75℃以上110℃以下であり、
    前記ワックスは、炭化水素化合物で構成されている炭化水素ワックスであり、
    ガスクロマトグラフィーにより前記炭化水素ワックスを分析し、得られた分析値に基づいて作成される、横軸が炭素数、縦軸が炭化水素化合物の存在比率(面積%)である炭素数分布チャートにおいて、
    (i)最大存在比率を示す炭素数が40以上45以下の領域に存在し、前記最大存在比率を示す炭素数における存在比率が6.5面積%以上9.0面積%以下であり、
    (ii)炭素数33以下の領域の存在比率の合計が、4.0面積%以下であり、
    (iii)炭素数34以上38以下の領域の存在比率の合計が、12.0面積%以上25.0面積%以下であり、
    (iv)炭素数50以上の領域の存在比率の合計が、5.0面積%以上15.0面積%以下である、
    ことを特徴とするトナー。
  2. 前記炭素数分布チャートにおける炭素数34以上36以下の領域の存在比率の合計が5.0面積%以上10.0面積%以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記炭素数分布チャートにおける炭素数30以下の領域の存在比率の合計が1.0面積%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記炭化水素ワックスは、直鎖脂肪族炭化水素化合物で構成されている直鎖脂肪族炭化水素ワックスであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記炭化水素ワックスは、前記トナー中における含有量が、前記結着樹脂100.0質量部に対して3.0質量部以上15.0質量部以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 前記トナーは、動的粘弾性測定において、温度70℃における貯蔵弾性率G’(70)が5.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であり、且つ、温度70℃における損失弾性率G”(70)が2.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
  7. 前記トナーは、動的粘弾性測定において、温度160℃における貯蔵弾性率G’(160)が2.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であり、且つ、温度160℃における損失弾性率G”(160)が1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー。
  8. 前記トナー粒子は、
    (a)重合性単量体、前記着色剤及び前記ワックスを有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して、前記重合性単量体組成物の液滴を形成する造粒工程、及び、
    (b)前記液滴中の重合性単量体を重合する重合工程、
    を経ることによって製造されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナー。
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