JP6656072B2 - トナーの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式に用いられる乾式トナーに関する。
近年、電子写真装置の画像形成において、省エネルギー化への要求の高まりに伴い、トナーの定着温度をより低温化させる取り組みがなされている。低温定着性を向上させる方法の一つとして融点より高温になると粘度が低下するシャープメルト性を有した結晶性ポリエステル樹脂を用いる技術が提案されている(特許文献1乃至3)。
低温定着を向上させるその他の方法として、ガラス転移温度の低い樹脂を用いることで、定着温度を下げることが提案されており、ガラス転移温度の低い樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体を含有したトナーが提案されている(特許文献4乃至8)。
また、トナーの製造方法として、トナーの粒度分布や粒径および形状を容易に制御可能であるという観点から乳化凝集法が注目されている。乳化凝集法は水系媒体中で樹脂微粒子分散液を作製する乳化工程、樹脂微粒子を凝集し凝集体粒子を作製する凝集工程、凝集体粒子を加熱し融合する融合工程、ろ過洗浄工程を経てトナー粒子を製造する方法である(特許文献9乃至10)。
特公昭56−13943号公報 特公昭62−39428号公報 特開平4−120554号公報 特開2011−107261号公報 特開平11−202555号公報 特開平8−184986号公報 特開平4−21860号公報 特開昭59−18954号公報 特開2015−175938号公報 特開平11−311877号公報 特開2001−209212号公報
従来の結晶性ポリエステル樹脂を電子写真用トナーの樹脂として使用すると、樹脂のシャープメルト性により優れた低温定着性を示した。しかしながら、結晶性ポリエステル樹脂は電気抵抗が低くトナーの帯電保持性に課題があった。
また、ガラス転移温度が低く、電気抵抗が高い樹脂であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を一部含有したトナーが特許文献4乃至7で提案されている。トナー中にエチレン−酢酸ビニル共重合体を一部含有させるだけでは、高速条件での低温定着性を満足することは困難であった。
また、特許文献8にあるように、低分子量のエチレン−酢酸ビニル共重合体を結着樹脂の主成分として使用した場合は、低分子量のエチレン−酢酸ビニル共重合体の強度が低く保存性に問題があった。
一方で、高分子量のエチレン−酢酸ビニル共重合体を結着樹脂の主成分として使用した場合は、トナーの製造時に課題があった。トナーの製造方法として一般的である粉砕法では、高分子量のエチレン−酢酸ビニル共重合体の粘度が高く弾性的であるために、粉砕することが困難であった。また、乳化凝集法では乳化工程において樹脂微粒子分散液を作製する必要があるが、高分子量のエチレン−酢酸ビニル共重合体は粘度が高く、疎水性が高いために所望の粒径まで微粒子化することが困難であった。さらには、界面活性剤を多量に用いて微粒子化したとしても、微粒子化した状態を安定に保つことができず、樹脂微粒子分散液の作製後に粒径が大きくなってしまった。また、前記樹脂微粒子を用いて乳化凝集法の凝集工程を行おうとすると、樹脂微粒子の凝集および凝集停止を制御できず、所望の粒径を有する凝集体粒子が得られないことがわかった。さらに、得られるトナーの樹脂微粒子内への顔料分散性が悪く、定着物の画像濃度が低下するという課題もあった。
そこで本発明における目的は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を結着樹脂の主成分とし、低温定着性と保存安定性と帯電保持性に優れたトナーを、粒度分布がシャープで樹脂微粒子内への顔料の分散性を良好に製造する方法を提供することである。
本発明者らの鋭意検討の結果、乳化凝集法を用い、工程(1)において分子量の十分に高いエチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする樹脂微粒子を界面活性剤の存在下で作製する際、酸価を有しSP値が19.0(J/cm0.5以上21.0(J/cm0.5以下の樹脂Aを併用し、エチレン−酢酸ビニル共重合体と樹脂Aの両方を含む樹脂微粒子を水系媒体中で作製することによって、前記課題を解決できることが明らかとなった。
すなわち、本発明は、
界面活性剤の存在下で水系媒体中において樹脂微粒子を作製する工程(1)、
前記樹脂微粒子を凝集させて凝集体粒子を作製する工程(2)、および、
前記凝集体粒子を加熱し融合させてトナー粒子を作製する工程(3)
を有するトナーの製造方法において、
前記樹脂微粒子中の樹脂成分がオレフィン系共重合体及び樹脂Aを含有し、
前記オレフィン系共重合体が、
下記式(1)で示されるユニットY1と、
下記式(2)で示されるユニット及び下記式(3)で示されるユニットからなる
群より選択される少なくとも1種のユニットY2と、
を有し、
前記オレフィン系共重合体のメルトフローレートが、5g/10分以上30g/10分以下であり、
前記樹脂Aの酸価が、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下であり、
前記オレフィン系共重合体のSP値が、16.0(J/cm0.5以上19.0(J/cm0.5以下であり、
前記樹脂AのSP値が、19.0(J/cm0.5以上21.0(J/cm0.5以下であり、
前記樹脂成分に含まれる前記オレフィン系共重合体の含有量が、前記樹脂成分の全質量に対して50質量%以上であり、
前記樹脂成分に含まれる樹脂Aの含有量が、前記樹脂成分の全質量に対して10質量%以上50質量%以下であり、
前記オレフィン系共重合体における前記ユニットY2の含有量が、前記オレフィン系共重合体の全質量に対して3質量%以上35質量%以下である、
ことを特徴とするトナーの製造方法に関する。
Figure 0006656072
(式中、RはHまたはCHであり、RはHまたはCHであり、RはCHまたはCであり、RはHまたはCHであり、RはCHまたはCである。)
前記樹脂Aを併用することにより、界面活性剤の存在下で樹脂微粒子を作製する際の安定性が向上し、保管しても微粒子化した状態を保持できるようになった。その理由は定かではないが、樹脂Aが樹脂微粒子中に存在しない場合は、エチレン−酢酸ビニル共重合体のエチレン部位が樹脂微粒子中で徐々に結晶化し、その際に他の微粒子と凝集するために粒径が大きくなっていったと推測される。一方で、樹脂Aは前記のSP値を有していることから、エチレン−酢酸ビニル共重合体のエチレン部位と親和性が高いと考えられる。このため、樹脂Aを樹脂微粒子中に含んでいるとエチレン−酢酸ビニル共重合体のエチレン鎖間に樹脂Aが存在し、樹脂Aの酸性極性基を有する部位が結晶の成長を阻害するため、微粒子化した状態を保持することが可能になったと考えられる。
また、樹脂Aを併用することによって、本発明のトナー製造方法における工程(2)での粒径制御が可能となり、所望の粒径まで凝集が進行したところで凝集を停止し、所望の粒径を有する凝集体粒子を得ることができるようになった。樹脂Aが樹脂微粒子中に存在しない場合、エチレン−酢酸ビニル共重合体は酸価を有していないため、樹脂微粒子中に凝集反応の反応点を持たない。したがって、エチレン−酢酸ビニル共重合体微粒子を凝集するためには反応点となる界面活性剤を用いる必要がある。しかしながら、界面活性剤は樹脂微粒子と吸脱着を繰り返す平衡状態にあり、凝集時には吸着していた界面活性剤が、凝集停止時に外れてしまうことがあると考えられる。そのため、界面活性剤を反応点に使用した場合には工程(2)での粒径制御が極めて困難になる。一方で、樹脂Aが樹脂微粒子中に存在すると、樹脂Aの酸性極性基が凝集反応の反応点になると考えられる。さらに界面活性剤と比較して、樹脂Aはエチレン−酢酸ビニル共重合体との親和性が高く、凝集停止時に外れることはないと考えられる。そのために、本発明のトナー製造方法では工程(2)の制御が可能となったと推測される。
さらに、本発明のトナー製造方法において顔料分散性が良好となった。その理由は定かではないが
樹脂Aの酸性極性基が顔料と相互作用し分散を安定化したためであると推測される。
本発明の製造方法によれば、エチレン−酢酸ビニル共重合体を樹脂の主成分とし、低温定着性と帯電保持性と画像品位を両立するトナーを製造することができる。
まず初めに、本発明のトナーの製造方法において使用する材料について説明する。
本発明において樹脂成分とは、主に定着性能に寄与する高分子成分をいう。以下、好ましい成分として、オレフィン系共重合体、脂肪族ポリエステル樹脂(以下結晶性ポリエステルともいう)を挙げることができる。
以下、本発明の式(1)で示されるユニットY1と、式(2)で示されるユニットおよび式(3)で示されるユニットの群から選択される少なくとも1種のユニットY2とを有するオレフィン系共重合体に関して説明する。
本発明の前記オレフィン系共重合体としては、式(1)で示され、式中(1)のRがHであるユニット、および、式(2)で示され、式中(2)のRがHであり、RがCHであるユニットを有するエチレン−酢酸ビニル共重合体が挙げられる。またオレフィン系共重合体が、式(1)で示され、式中(1)のRがHであるユニット、および、式(3)で示され、式中(3)のRがHであり、RがCHであるユニットを有するエチレン−アクリル酸メチル共重合体が挙げられる。また、式(1)で示され、式中(1)のRがHであるユニット、および、式(3)で示され、式中(3)のRがHであり、RがCであるユニットを有するエチレン−アクリル酸エチル共重合体が挙げられる。また、式(1)で示され、式中(1)のRがHであるユニット、および、式(3)で示され、式中(3)のRがCHであり、RがCHであるユニットを有するエチレン−メタクリル酸メチル共重合体が挙げられる。
オレフィン系共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体が、エステル基濃度が低い場合でも融点が低いため、低温定着性と帯電保持性の両立が容易である観点から好ましい。また、エチレン−アクリル酸エチルまたはエチレン−アクリル酸メチル共重合体またはエチレン−メタクリル酸メチル共重合体のようなアクリル酸エステル共重合体が、化学的安定性が高く、高温高湿下における保管性の観点から好ましい。
樹脂成分中に前記オレフィン系共重合体は1種または複数含有されてもよい。
本発明に使用するオレフィン系共重合体は、樹脂成分を構成し樹脂成分の全質量に対し50質量%以上含有されることが必要であり、より好ましくは70質量%以上含有されることが、高速での低温定着の観点から好ましい。オレフィン系共重合体は、ガラス転移温度が0℃以下であるために、樹脂成分の全質量に対し50質量%以上含有されることによって、高速での低温定着性が良好になる。
前記オレフィン系共重合体における前記ユニットY2の含有量が、前記オレフィン系共重合体の全質量に対して3質量%以上35質量%以下であることを必要とする。5質量%以上20質量%以下がより好ましい。ユニットY2に由来するユニットの割合が20質量%以下であることでトナーとしての帯電性が良化する。一方、ユニットY2に由来するユニットの割合が5質量%以上であることで紙への密着性が良化し、低温定着性が良好になる。
前記ユニットの比率は一般的な分析手法を用いて測定することができ、例えば、核磁気共鳴法(NMR)や熱分解ガスクロマトグラフィー法などの手法が適用できる。
H NMRによる測定では、エチレンユニットのCH−CHの水素、酢酸ビニルユニットのCHの水素の積分値を求めそれぞれ比較することでそれぞれのユニット比率が算出できる。
例えば、オレフィン系共重合体(酢酸ビニルに由来するユニット比率:15質量%)のユニット比率の算出は以下の方法で行われる。試料約5mgをテトラメチルシランが0.00ppmの内部標準として含まれる重アセトン0.5mlに溶解させた溶液を試料管に入れ、繰り返し時間を2.7秒、積算回数を16回の条件でH NMRを測定する。1.14−1.36ppmのピークがエチレンユニットのCH−CHに相当し、2.04ppm付近のピークが酢酸ビニルユニットのCHに相当するため、それらのピークの積分値の比を計算して行なった。
また本発明において、オレフィン系共重合体として、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたオレフィン系共重合体であってもよい。オレフィン系共重合体の変性方法としては、重合時にエチレンと酢酸ビニル以外にその他のモノマーを一部混ぜて重合する方法やオレフィン系共重合体の一部をけん化する方法などが挙げられる。
オレフィン系共重合体は、メルトフローレートが5g/10分以上30g/10分以下である必要があり、それより大きい場合は、トナーとしての強度が低く、保管時にブロッキングしてしまう。また、それより小さい場合は乳化工程での樹脂微粒子作製が困難となる。トナー使用時の衝撃や圧力に耐える観点から、20g/10分以下がより好ましい。
メルトフローレートは、JIS K 7210に基づき、190℃、2160g荷重の条件で測定した。メルトフローレートは、オレフィン系共重合体の分子量を変えることで制御することが可能であり、分子量を大きくすることでメルトフローレートを下げることができる。具体的には、オレフィン系共重合体の分子量は、重量平均分子量50000以上であることが好ましく、100000以上がより好ましい。また、オレフィン系共重合体の分子量は500000以下であることが画像の光沢性の観点から好ましい。
オレフィン系共重合体は、破断伸度が300%以上であることが好ましく、500%以上であることがより好ましい。破断伸度が300%以上になることによって定着物の折り曲げ耐性が良好になる。破断伸度は、JIS K 7162に基づいた条件で測定した。
ここで、本発明に用いられるオレフィン系共重合体のSP値は、16.0(J/cm0.5以上19.0(J/cm0.5以下の値を有する。SP値が、16.0(J/cm0.5未満の場合、Y2のユニットの含有量が低下する場合であって、樹脂Aとの相溶性が低下し粒径制御が困難となる。また、19.0を超える場合は、Y1のユニットの含有量が低下する傾向にあり、得られたトナーの帯電性が低下する傾向にある。より好ましくは18(J/cm0.5以上19.0(J/cm0.5以下の範囲である。
本発明に使用する樹脂Aは酸価を有しており、樹脂成分の全質量に対し10質量%以上50質量%以下含有する必要がある。樹脂Aは樹脂成分として10質量%以上30質量%以下含有することがより好ましい。樹脂Aの含有量が上記の範囲であると、帯電性を低下させることなく後述の工程(1)における樹脂微粒子の安定性および工程(2)における粒度分布制御性を十分に得ることができる。また、樹脂AはSP値が19.0(J/cm0.5以上21.0(J/cm0.5以下の樹脂である必要がある。SP値とは溶解度パラメータのことであり、2種類の樹脂のSP値が近いほど相溶化しやすい。樹脂AのSP値が上記の範囲内であると、オレフィン系共重合体のオレフィン部位との親和性が高く、樹脂微粒子を保管しても粒径が大きくなることなく安定な状態を保つことができると考えられる。
また、樹脂Aはオレフィン系共重合体よりも親水性であるために、樹脂Aの酸性極性基が樹脂微粒子表面に存在しやすくなると推測される。その結果、凝集反応における反応点としての効果を十分に得ることができるため、粒度分布制御性が良好となると考えられる。
なお、SP値はFedorsの式を用いて求めることができる。ここで、Δei、及びΔviの値は著「コーティングの基礎科学」54〜57頁、1986年(槇書店)の表3〜9による原子および原子団の蒸発エネルギーとモル体積(25℃)を参照した。
式:δi=[Ev/V]^(1/2)=[Δei/Δvi]^(1/2)
Ev:蒸発エネルギー
V:モル体積
Δei:i成分の原子または原子団の蒸発エネルギー
Δvi:i成分の原子または原子団のモル体積
オレフィン系オレフィン系共重合体との相溶性の観点から、樹脂AはSP値が19.0(J/cm0.5以上20.0(J/cm0.5以下の樹脂であることがさらに好ましい。
本発明において、樹脂Aの融点は、低温定着性及び保存性の観点から、50℃以上100℃以下であることが好ましい。融点が100℃以下であることによって低温定着性がより向上する。また、融点が90℃以下であることによって低温定着性がさらに向上する。一方、融点が50℃より低い場合は保存性が低下する傾向にある。
樹脂Aの融点は示査走査熱量計(DSC)を用いて測定することができる。
具体的には、0.01g以上0.02g以下の試料をアルミニウム製パンに精秤し、昇温速度10℃/minで、0℃から200℃まで昇温し、DSC曲線を得る。
得られたDSC曲線より、吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
樹脂Aは重量平均分子量が1000以上500000以下であることが好ましく、10000以上500000以下がより好ましい。重量平均分子量が1000以上であることにより、オレフィン系共重合体との吸着力が強くなり、凝集停止時における脱着が起こらなくなるために粒度分布制御性が良好になると考えられる。また、重量平均分子量が500000以下であることにより、トナーとしての低温定着性が良好になる。
樹脂Aとしては、構造は限定されないが以下樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。中でも、画像光沢性の観点からは結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、特に脂肪族ポリエステル樹脂が好ましい。
本発明において結晶性ポリエステル樹脂とは酸価を有しSP値が19(J/cm0.5以上21(J/cm0.5以下であれば特に限定されるものではない。少なくとも1種のジカルボン酸成分と少なくとも1種のジオール成分を縮重合して得られる構造が挙げられる。
前記ジオールとしては、具体的には以下のものが挙げられるが、エステル基濃度および融点の観点から、炭素数4以上20以下の脂肪族ジオールが好ましい。脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−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、2−メチル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、前記ジカルボン酸としては、具体的には以下のものを挙げられるが、融点の観点から、炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。脂肪族カルボン酸としてはシュウ酸、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、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。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明において、本発明に使用する樹脂Aの酸価は1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下あることが好ましいが、5mgKOH/g以上50mgKOH/g以下であることがより好ましい。
なお、酸価とは、試料1g中に含有されている遊離脂肪酸、樹脂酸の如き酸成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。測定方法は、JIS−K0070に準じ以下のように測定する。
(1)試薬
・溶剤:テトラヒドロフラン−エチルアルコール混液(2:1)を、使用直前にフェノールフタレインを指示薬として0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
・フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95体積%)100mLに溶かす。
・0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液:水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとし、2日または3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
(2)操作
試料として樹脂1g以上20g以下を正しくはかりとり、これに上記溶剤100mL及び指示薬として上記フェノールフタレイン溶液数滴を加え、試料が完全に溶けるまで十分に振る。固体試料の場合は水浴上で加温して溶かす。冷却後これを上記0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを中和の終点とする。
(3)計算式
次の式によって酸価を算出する。
A=B×f×5.611/S
A:酸価(mgKOH/g)
B:0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(mL)
f:0.1mol/Lの水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
また、本発明のトナーの製造方法におけるトナーは、融点が50℃以上100℃以下の脂肪族炭化水素を、樹脂成分100質量部に対して、1質量部以上40質量部以下含有することが好ましい。
脂肪族炭化水素は加熱するとオレフィン系共重合体を可塑化することができる。そのために、トナー中に脂肪族炭化水素を含有させることで、トナーを加熱定着時にマトリックスを形成しているオレフィン系共重合体が可塑化し、低温定着性を高めることができる。さらに、融点が50℃以上100℃以下の脂肪族炭化水素はオレフィン系共重合体の核剤としても作用する。そのために、オレフィン系共重合体のミクロな運動性が抑制され帯電性が良化する。脂肪族炭化水素は、10質量部以上30質量部以下含有されることが低温定着性と帯電性の観点からより好ましい。
具体的な脂肪族炭化水素としては、ヘキサコサンや、トリアコサン、ヘキサトリアコサンの炭素数が20以上60以下の飽和炭化水素が挙げられる。
また、本発明のトナーの製造方法におけるトナーは、シリコーンオイルを離型剤として含有することが好ましい。アルキルワックスのトナーに一般に使用される離型剤は、オレフィン系共重合体に相溶してしまいやすく、離型効果が得られにくい。また、シリコーンオイルを添加することによってトナー中の顔料分散性が良化し、高濃度の画像が得られやすくなる。
シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルを用いることができる。シリコーンオイルの粘度は、5cP以上1000cP以下であることが好ましく、20cP以上1000cP以下であることがより好ましい。
シリコーンオイルの添加量は、流動性の低下を抑えつつ、良好な分離性を得るという点で、樹脂成分100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下含有されることが好ましい。より好ましくは、5質量部以上20質量部以下である。
本発明のトナーの製造方法におけるトナーは、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、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、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;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。
マゼンタトナー用染料としては、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、81、82、83、84、100、109、121;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.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、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のような塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1個以上5個以下置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロートナー用顔料としては、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、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
本発明において、着色剤の含有量は、樹脂成分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。
次に本発明のトナー製造方法に関して具体的に説明する。
〈樹脂微粒子の工程(1)〉
まず、所望のトナー粒径よりも十分に小さい樹脂微粒子を準備する。樹脂微粒子の体積基準のメジアン径は0.05μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.6μm以下であることがより好ましい。メジアン径が上記の範囲内である場合、所望の粒度分布および高い顔料分散性を有するトナー粒子が得られやすくなる。なお、体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA−EX150:日機装製)を使用することで測定可能である。
本発明では乳化液の分散安定性の観点から、樹脂微粒子中にオレフィン系共重合体と樹脂Aの両方を含む。また、本発明における工程(1)では樹脂微粒子を公知の方法で製造できるが、有機溶媒中にオレフィン系共重合体と樹脂Aを溶解する工程を含むことが好ましく、以下の乳化方法によって共乳化液を作製することがより好ましい。
すなわち、具体的には、
工程(1)が、式(1)で示され、式(1)中のRがHであるユニット、および、式(2)で示され、式(2)中のRがHであり、RがCHであるユニットを有する共重合体(酢酸ビニルー共重合体)と、
前記樹脂Aとを有機溶媒中に溶解させる工程を含む場合が挙げられる。
オレフィン系共重合体と樹脂Aとを有機溶媒に溶解し、均一な溶解液を形成する。その後、塩基性化合物および界面活性剤を添加する。さらに、この溶解液に水系媒体を添加し樹脂微粒子を形成する。最後に溶剤を除去し、樹脂微粒子が分散された樹脂微粒子分散液を作製する。オレフィン系共重合体と樹脂Aを含む樹脂微粒子を前記乳化方法で形成すると、微粒化した有機相の中に樹脂Aとオレフィン系共重合体が溶解している。したがって、オレフィン系共重合体と樹脂Aがより均一に混ざり合った樹脂微粒子を製造することができる。その結果、オレフィン系共重合体のエチレン部位の結晶化を樹脂Aが阻害する効果が高まると考えられ、樹脂微粒子の保管時における粒径保持性がさらに良好となる。
より具体的には、オレフィン系共重合体と樹脂Aを有機溶媒に加熱溶解し、界面活性剤や塩基を加える。続いて、ホモジナイザーによりせん断を付与しながら水系媒体をゆっくり添加することで樹脂を含む共乳化液(樹脂微粒子分散液)を作製する。または、水系媒体を添加後にホモジナイザーによりせん断を付与することで樹脂を含む共乳化液を作製する。その後、加熱又は減圧して溶剤を除去することにより、樹脂微粒子の共乳化液(樹脂微粒子分散液)を作製する。
有機溶媒に溶解させる樹脂成分の濃度としては有機溶媒に対して10質量部以上50質量部以下が好ましく、30質量部以上50質量部以下がより好ましい。溶解させるために使用する有機溶媒としては、前記樹脂を溶解できるものであればどのようなものでも使用可能であるが、トルエン、キシレン、酢酸エチルのオレフィン系共重合体に対する溶解度の高い溶媒が好ましい。
上記乳化時に使用する界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン性界面活性剤が挙げられる。また、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系の非イオン系界面活性剤が挙げられる。工程(1)および後述の工程(2)における分散安定性の観点から、アニオン性界面活性剤を樹脂成分100質量部に対して10質量部以上30質量部以下含有させることが好ましい。また、後述の工程(2)における粒度分布制御性の観点から、凝集と分散に対する反応性の異なる2種類以上の界面活性剤を併用することが好ましい。アニオン界面活性剤が、カルボン酸系界面活性剤およびスルホン酸系界面活性剤である場合が特に好ましい。
乳化時に使用する塩基としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの無機塩基やトリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノールの有機塩基が挙げられる。該塩基は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
〈工程(2)〉
工程(2)とは、上述の樹脂微粒子分散液に、着色剤微粒子分散液や、離型剤微粒子分散液を混合し、混合液を調製し、ついで、調製された混合液中に含まれる粒子を凝集し、凝集体粒子を作製させる工程である。凝集体粒子を作製させる方法としては、樹脂微粒子の酸性極性基および微粒子分散液中の界面活性剤を凝集の反応点とし、イオン架橋の効果を用いる。具体的には、凝集剤を用いる場合であって、上記混合液中に添加・混合し、温度を上げたり、機械的動力等を適宜加えたりする方法が好適に例示できる。
オレフィン系共重合体は酸性極性基を持たないが、上記工程(1)にてオレフィン系共重合体と樹脂Aを含む樹脂微粒子を作製することにより、樹脂Aの酸性極性基が凝集の反応点になると考えられ、良好な粒度分布制御性が得られる。
工程(2)で使用する着色剤微粒子分散液は、上述の着色剤を分散させて調製される。着色剤微粒子は公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、必要に応じて分散安定性を付与する界面活性剤や高分子分散剤を添加することができる。
工程(2)で使用する離型剤微粒子分散液は、上述の離型剤を水系媒体中に分散させて調製される。離型剤は公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、アトライターのメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、必要に応じて分散安定性を付与する界面活性剤や高分子分散剤を添加することができる。
工程(2)で使用する凝集剤としては、例えば、ナトリウム、カリウム等の1価の金属の金属塩;カルシウム、マグネシウム等の2価の金属の金属塩;鉄、アルミニウム等の3価の金属;ポリ塩化アルミなどの多価金属塩が挙げられる。工程(2)の粒径制御性の観点から塩化カルシウムや硫酸マグネシウムの2価の金属塩およびポリ塩化アルミの多価金属塩を併用することが好ましい。
さらに、工程(2)において、シリコーンオイルの存在下で凝集体を作製する場合が顔料分散性の観点より好ましい。すなわち、下記の実施例記載するように、シリコーンオイル微粒子として用いられる。
前記凝集剤の添加・混合は、室温以上75℃以下の温度範囲で行うことが好ましい。この温度条件下で上記混合を行うと、凝集が安定した状態で進行する。上記混合は、公知の混合装置、ホモジナイザー、ミキサーを用いて行うことができる。
工程(2)で作製される凝集体粒子の平均粒径としては、特に制限はないが、通常、得ようとするトナー粒子の平均粒径と同じ程度になるよう4.0μm以上7.0μm以下に制御するとよい。制御は、例えば、上記凝集剤の添加・混合時の温度と上記攪拌混合の条件を適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。なお、トナー粒子の粒度分布はコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター製)にて測定できる。
〈工程(3)〉
工程(3)とは、上記凝集体粒子を、樹脂成分の融点以上に加熱し融合することで、所望の形状を有するトナー粒子を製造する工程である。工程(3)に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、キレート剤、pH調整剤、界面活性剤を適宜投入することができる。
上記キレート剤、pH調整剤や界面活性剤は、樹脂微粒子の酸性極性基とイオン架橋していた凝集剤の一部と反応することにより、凝集の進行を停止し、凝集粒子の分散状態を安定化する。キレート剤の例としては、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びそのNa塩等のアルカリ金属塩、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、クエン酸カリウム及びクエン酸ナトリウム、ニトロトリアセテート(NTA)塩、COOH及びOHの両方の官能性を含む多くの水溶性ポリマー類(高分子電解質)が挙げられる。
上記加熱の温度としては、凝集体粒子に含まれる樹脂成分の融点以上から、樹脂成分が熱分解する温度の間であればよい。加熱・融合の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、加熱・融合の時間は、加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には10分以上10時間以下である。乳化凝集法では工程(3)における加熱の温度および時間を制御することにより、トナー形状を容易に制御することが可能である。トナーの平均円形度は0.95以上0.97以下が好ましい。平均円形度が0.97以上であるとトナーのクリーニング性が低下し、平均円形度が0.95以下であると微小粒子の融合が不十分である。凝集体粒子が所望の平均円形度となったところで、後述の冷却工程に入る。トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従って測定を行い、算出する。
また、工程(3)で得られるトナー粒子は、高精細な画像を得るという観点から、体積基準のメジアン径が4.0μm以上7.0μm以下であることが好ましく、5.0μm以上6.0μm以下であることがより好ましい。
また、トナー粒子の粒度分布はコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター製)にて測定し、体積平均粒径D4と個数平均粒径D1を算出する。本発明のトナーの製造方法におけるトナー粒子はD4/D1の値が1.0以上1.5以下であることが好ましく、1.0以上1.2以下がより好ましい。
〈冷却工程〉
冷却工程とは、上記粒子を含む水系媒体の温度を、オレフィン系共重合体の結晶化温度より低い温度まで冷却する工程である。冷却を結晶化温度より低い温度まで行わないと、粗大粒子が発生してしまう。具体的な冷却速度は0.1℃/分以上50℃/分以下である。
また、冷却中または冷却後にオレフィン系共重合体の結晶化速度が速い温度に保持し、結晶化を促進させるアニーリングを行うことが好ましい。30℃以上70℃以下の温度で保持することで結晶化が促進されてトナーの保管時のブロッキング性が良化する。
〈平滑化工程〉
界面活性剤を多量に含む条件下での工程(3)で得たトナー粒子表面には、幅および高さが50nm以上300nm以下の微小な凹凸や粒径1μm以下の微小粒子が発生することがある。必要に応じて、これらの微小な凹凸や微小粒子をトナー粒子と融合させトナー表面を平滑にする平滑化工程を行ってもよい。平滑化工程は、前記工程(3)または冷却工程の次に水系媒体中で行ってもよいし、後述の乾燥工程の次に行ってもよい。水系媒体中で平滑化を行う場合、界面活性剤濃度を下げたのちに樹脂成分の融点以上の温度まで加熱する。水系媒体中の界面活性剤濃度を下げる方法としては、ろ過を行ったのちに再分散してもよいし、水系媒体中に水を追加してもよい。乾燥工程の次に平滑化を行う場合、剪断力を印加することで微小な凹凸や微小粒子を変形させる。このとき、必要に応じて無機粒体や樹脂微粒子を添加して流動性を向上させ、トナー粒子に均一な剪断力を印加することが好ましい。
〈洗浄工程〉
上記工程を経て作製したトナー粒子を、洗浄、ろ過、繰り返すことによりトナー粒子中の不純物を除去することができる。具体的にはエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びそのNa塩などのキレート剤を含有した水溶液を用いてトナー粒子を洗浄し、さらに純水で洗浄することが好ましい。純水での洗浄はろ過を複数回繰り返すことによりトナー粒子中の金属塩や界面活性剤などを除くことができる。ろ過の回数は3回以上20回以下が製造効率の点から好ましく、3回以上10回以下がより好ましい。
〈乾燥工程〉
上記工程で得た粒子の乾燥を行い、必要に応じて、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。これらの無機粒体や樹脂粒子は、流動性助剤やクリーニング助剤等の外添剤として機能する。トナー粒子表面に微小な凹凸や微小粒子が発生している場合、これらの外添剤の効果が損なわれることがあるが、必要に応じて前記平滑化工程を行うことにより、外添剤の効果を十分に得ることができる。
以下、本発明を実施例と比較例を用いて更に詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されない。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。
〈樹脂微粒子1の分散液の製造〉
・トルエン(和光純薬製)300g
・エチレン−酢酸ビニル共重合体E1(酢酸ビニルに由来するユニット比率:15質量%、メルトフローレート:12g/10分、融点:86℃、破断伸度=700%)100g
・樹脂A1(組成(モル比)〔1,9−ノナンジオール:セバシン酸=100:100〕、数平均分子量(Mn)=5,500、重量平均分子量(Mw)=15,500、ピーク分子量(Mp)=11,400、融点=72℃、酸価=13mgKOH/g、SP値=20.0(J/cm0.5)25g
以上の処方を混合し、90℃で溶解させた。
別途、イオン交換水700gにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム12g、ラウリン酸ナトリウム6.0g、N,N−ジメチルアミノエタノール1gを加え90℃で加熱溶解させた。次いで上記のトルエン溶液と水溶液を混ぜ合わせ、超高速攪拌装置T.K.ロボミックス((株)プライミクス製)を用いて7000rpmで攪拌した。さらに、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)用いて200MPaの圧力で乳化した。その後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、イオン交換水で濃度調整を行い樹脂微粒子1の濃度20%の水系分散液(樹脂微粒子1分散液)を得た。
該樹脂微粒子1の体積基準のメジアン径を動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)を用いて測定したところ、0.45μmであった。
〈樹脂微粒子2の分散液の製造〉
樹脂A1の使用量を50gに変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子2分散液を得た。得られた樹脂微粒子2の体積基準のメジアン径は、0.50μmであった。
〈樹脂微粒子3の分散液の製造〉
樹脂A1の使用量を15gに変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子3の分散液を得た。得られた樹脂微粒子3の体積基準のメジアン径は、0.55μmであった。
〈樹脂微粒子4の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A2(組成(モル比)〔1,12−ドデカンジオール:1,12−ドデカンジカルボン酸=100:100〕、数平均分子量(Mn)=9,000、重量平均分子量(Mw)=37,700、ピーク分子量(Mp)=30,500、融点=85℃、酸価=11mgKOH/g、SP値=19.3(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子4分散液を得た。得られた樹脂微粒子4の体積基準のメジアン径は、0.51μmであった。
〈樹脂微粒子5の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A3(組成(モル比)〔1,6−ヘキサンジオール:1,2−プロパンジオール:1,8−オクタンジカルボン酸=50:50:100〕、数平均分子量(Mn)=3,020、重量平均分子量(Mw)=7,170、ピーク分子量(Mp)=66,40、融点=31℃、酸価=15mgKOH/g、SP値=20.8(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様に樹脂微粒子5の分散液を得た。得られた樹脂微粒子5の体積基準のメジアン径は、0.45μmであった。
〈樹脂微粒子6の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A4(組成(モル比)〔1,12−ドデカンジオール:1,2−ドデカンジオール:1,8−オクタンジカルボン酸=50:50:100〕、数平均分子量(Mn)=3,810、重量平均分子量(Mw)=9,590、ピーク分子量(Mp)=8,800、融点=42℃、酸価=5mgKOH/g、SP値=19.5(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子6の分散液を得た。得られた樹脂微粒子6の体積基準のメジアン径は、0.52μmであった。
〈樹脂微粒子7の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A5(組成(モル比)〔1,9−ノナンジオール:トリメリット酸:1,10−デカンジカルボン酸=100:5:100〕、数平均分子量(Mn)=6,520、重量平均分子量(Mw)=14,100、ピーク分子量(Mp)=10,400、融点=69℃、酸価=30mgKOH/g、SP値=19.9(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子7の分散液を得た。得られた樹脂微粒子7の体積基準のメジアン径は、0.45μmであった。
〈樹脂微粒子8の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A6(組成(モル比)〔1,9−ノナンジオール:トリメリット酸:1,10−デカンジカルボン酸=100:10:100〕、数平均分子量(Mn)=5,270、重量平均分子量(Mw)=13,900、ピーク分子量(Mp)=9,530、融点=67℃、酸価=45mgKOH/g、SP値=20.2(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様に樹脂微粒子8の分散液を得た。得られた樹脂微粒子8の体積基準のメジアン径は、0.41μmであった。
〈樹脂微粒子9の分散液の製造〉
樹脂A1を樹脂A7(組成(モル比)〔1,6−ヘキサンジオール:アジピン酸=100:100〕、数平均分子量(Mn)=6,200、重量平均分子量(Mw)=22,700、ピーク分子量(Mp)=18,600、酸価=1mgKOH/g、SP値=21.0(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様に樹脂微粒子9の分散液を得た。得られた樹脂微粒子9の体積基準のメジアン径は、0.65μmであった。
〈樹脂微粒子10の分散液の製造〉
エチレン−酢酸ビニル共重合体E1をエチレン−酢酸ビニル共重合体E2(酢酸ビニルに由来するユニット比率:20質量%、メルトフローレート:14g/10分、融点:75℃、破断伸度=800%)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様に樹脂微粒子10の分散液を得た。得られた樹脂微粒子10の体積基準のメジアン径は、0.45μmであった。
〈樹脂微粒子11の分散液の製造〉
エチレン−酢酸ビニル共重合体E1をエチレン−酢酸ビニル共重合体E3(酢酸ビニルに由来するユニット比率:28質量%、メルトフローレート:20g/10分、融点:69℃、破断伸度=800%)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子11の分散液を得た。得られた樹脂微粒子11の体積基準のメジアン径は、0.50μmであった。
〈樹脂微粒子12の分散液の製造〉
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを6.3gにし、ラウリン酸ナトリウムを3.1gに変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子12の分散液を得た。得られた樹脂微粒子12の体積基準のメジアン径は、0.50μmであった。
〈樹脂微粒子13の分散液の製造〉
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを18.8gにし、ラウリン酸ナトリウムを使用しなかった以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子13の分散液を得た。得られた樹脂微粒子13の体積基準のメジアン径は、0.52μmであった。
〈樹脂微粒子14の分散液の製造〉
オレフィン系共重合体E1をエチレン−アクリル酸エチル共重合体E4(アクリル酸エチルに由来するユニット比率:25質量%、メルトフローレート:20g/10分、融点:91℃、破断伸度=900%)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子14の分散液を得た。得られた樹脂微粒子14の体積基準のメジアン径は、0.44μmであった。
〈樹脂微粒子15の分散液の製造〉
オレフィン系共重合体E1をエチレン−アクリル酸メチル共重合体E5(アクリル酸メチルに由来するユニット比率:25質量%、メルトフローレート:20g/10分、融点:91℃、破断伸度=900%)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子15の分散液を得た。得られた樹脂微粒子15の体積基準のメジアン径は、0.42μmであった。
〈樹脂微粒子16の分散液の製造〉
樹脂A1を使用しなかった以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子16の分散液を得た。得られた樹脂微粒子16の体積基準のメジアン径は、0.55μmであった。
〈樹脂微粒子17の分散液の製造〉
樹脂A1をシクロオレフィンコポリマー(酸価=0mgKOH/g、SP値17.6(J/cm0.5)に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子17の分散液を得た。得られた樹脂微粒子17の体積基準のメジアン径は、5.70μmであった。
〈樹脂微粒子18の分散液の製造〉
樹脂A1をポリエステル樹脂[組成(モル比)〔ビスフェノールA−EO2付加物:ビスフェノールA−PO2付加物:トリメリット酸:テレフタル酸:ドデシルコハク酸=17:34:6:23:20〕、数平均分子量(Mn)=4,800、重量平均分子量(Mw)=150,000、ピーク分子量(Mp)=9,600、ガラス転移温度(Tg)=56℃、酸価=11mgKOH/g、水酸基価=11mgKOH/g、SP値23.1(J/cm0.5]に変更した以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子18の分散液を得た。得られた樹脂微粒子18の体積基準のメジアン径は、0.47μmであった。
〈樹脂微粒子19の分散液の製造〉
樹脂微粒子の工程(1)で使用するエチレン−酢酸ビニル共重合体E1をエチレン−酢酸ビニル共重合体E6(酢酸ビニルに由来するユニットの割合:20質量%、メルトフローレート:200g/10分、融点:75℃、破断伸度=210%)に変更た。、樹脂A1を使用しなかった以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子19の分散液を得た。得られた樹脂微粒子19の体積基準のメジアン径は、0.22μmであった。
〈樹脂微粒子20の分散液の製造〉
エチレン−酢酸ビニル共重合体E1を使用せず、樹脂A1の使用量を125gにした以外は樹脂微粒子1の分散液の製造方法と同様にして、樹脂微粒子20の分散液を得た。得られた樹脂微粒子20の体積基準のメジアン径は、0.25μmであった。
〈着色剤微粒子の分散液の製造〉
・着色剤 10.0質量部
(シアン顔料 大日精化製:Pigment Blue 15:3)
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製:ネオゲンRK) 1.5質量部
・イオン交換水 88.5質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、着色剤を分散させてなる着色剤微粒子の濃度10%の水系分散液(着色剤微粒子分散液)を調製した。得られた着色剤微粒子の体積基準のメジアン径は動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)を用いて測定し、0.20μmであった。
〈脂肪族炭化水素の微粒子分散液の製造〉
・脂肪族炭化水素(HNP−51、融点78℃、日本精蝋製)20.0質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製:ネオゲンRK) 1.0質量部
・イオン交換水 79.0質量部
以上を攪拌装置付きの混合容器に投入した後、90℃に加熱し、クレアミックスWモーション(エム・テクニック製)へ循環させて分散処理を60分間行った。分散処理の条件は、以下のようにした。
・ローター外径3cm
・クリアランス0.3mm
・ローター回転数19000r/min
・スクリーン回転数19000r/min
分散処理後、ローター回転数1000r/min、スクリーン回転数0r/min、冷却速度10℃/minの冷却処理条件にて40℃まで冷却することで、脂肪族炭化水素の微粒子の濃度20%の水系分散液(脂肪族炭化水素の微粒子分散液)を得た。該脂肪族炭化水素の微粒子の体積分布基準の50%粒径(d50)は動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)を用いて測定し、0.15μmであった。
〈シリコーンオイル乳化液の製造〉
・シリコーンオイル 20.0質量部
(ジメチルシリコーンオイル 信越化学製:KF96−50CS)
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬製:ネオゲンRK) 1.0質量部
・イオン交換水 79.0質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機ナノマイザー(吉田機械興業製)を用いて約1時間分散して、シリコーンオイルを分散させてなるシリコーンオイルの濃度20%の水系分散液を調製した。得られたシリコーンオイル乳化液中のシリコーンオイル粒子の体積基準のメジアン径を動的光散乱式粒度分布径(ナノトラック:日機装製)を用いて測定したところ、0.09μmであった。
〈実施例1〉
・樹脂微粒子1の分散液 50g
・着色剤微粒子の分散液 5g
・脂肪族炭化水素の微粒子分散液 5g
・イオン交換水 10g
・シリコーンオイルの乳化液 5g
上記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した後、2%ポリ塩化アルミ水溶液3g、2%硫酸マグネシウム水溶液30gを添加した。続いてホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて5000r/minで10分間分散した。その後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで60℃まで加熱した。60℃で20分保持した後、作製された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、体積平均粒径が約6.0μmである凝集粒子が作製されていることが確認された。
上記凝集粒子の分散液に、5%エチレンジアミン4酢酸ナトリム水溶液120gを追加した後、イオン交換水2000gを添加し、攪拌を継続しながら、95℃まで加熱した。そして、95℃で1時間保持することで凝集粒子を融合させた。
その後、50℃まで冷却し3時間保持することでエチレン−酢酸ビニル共重合体の結晶化を促進させた。その後、25度まで冷却し、ろ過・固液分離した後、ろ物をエタノールで十分に洗浄し、さらにイオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、体積基準のメジアン径が5.4μm、粒度分布1.13、円形度0.965のトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して、一次粒子径が10nmの疎水化処理されたシリカ微粉体1.5質量部と、1次粒子径が100nmの疎水化処理されたシリカ微粉体2.5質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で乾式混合し、トナーを得た。
〈実施例2〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子2とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.1μm、粒度分布1.11、円形度0.963であった。
〈実施例3〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子3とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.16、円形度0.962であった。
〈実施例4〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子4とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.10、円形度0.965であった。
〈実施例5〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子5とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.4μm、粒度分布1.35、円形度0.961であった。
〈実施例6〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子6とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.4μm、粒度分布1.41、円形度0.962であった。
〈実施例7〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子7とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.1μm、粒度分布1.15、円形度0.963であった。
〈実施例8〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子9とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.15、円形度0.965であった。
〈実施例9〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子9とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.3μm、粒度分布1.55、円形度0.960であった。
〈実施例10〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子10とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.17、円形度0.963であった。
〈実施例11〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子11とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.18、円形度0.964であった。
〈実施例12〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子12とした以外は実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.6μm、粒度分布1.45、円形度0.961であった。
〈実施例13〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子13とした以外は実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.5μm、粒度分布1.40、円形度0.961であった。
〈実施例14〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子14とした以外は実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.6μm、粒度分布1.41、円形度0.961であった。
〈実施例15〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子15とした以外は実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.2μm、粒度分布1.35、円形度0.961であった。
〈比較例1〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子14に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は10.3μm、粒度分布1.65、円形度0.945であった。
〈比較例2〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子15に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は11.2μm、粒度分布1.70、円形度0.942であった。
〈比較例3〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子16に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は15.4μm、粒度分布1.65、円形度0.938であった。
〈比較例4〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子17に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は7.1μm、粒度分布1.60、円形度0.962であった。
〈比較例5〉
樹脂微粒子1を樹脂微粒子18に変更し、シリコーンオイルの乳化液を使用せず、脂肪族炭化水素の微粒子分散液の添加量を5gとし、凝集温度を60℃にした以外は実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー粒子の体積基準のメジアン径は5.4μm、粒度分布1.12、円形度0.98であった。
上記各トナーを用いて、下記の評価試験を行った。評価結果を表2に示す。
〈粒度分布の評価〉
トナー粒子を粒度分布の測定結果より評価した。
A:体積基準のメジアン径4μm以上7μm以下
かつ粒度分布1以上1.2以下
B:体積基準のメジアン径4μm以上7μm以下
かつ粒度分布1.2より大きい1.5以下
C:体積基準のメジアン径4μm以上7μm以下
かつ粒度分布1.5より大きい
D:体積基準のメジアン径は4μm未満または7μmより大きい
〈保存安定性(耐ブロッキング性)の評価〉
上記トナーを、40℃、湿度95%の条件の恒温恒湿槽中で2週間静置し目視によりブロッキングの程度を評価した。
A:ブロッキングが発生しないか、ブロッキングが発生しても軽い振動により容易に分散する。
B:ブロッキングが発生するが、振動し続けると分散する。
C:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
〈低温定着性の評価〉
上記トナーと、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー濃度が8質量%になるように混合し、二成分現像剤を調製した。市販のフルカラーデジタル複写機(CLC1100、キヤノン社製)を使用し、受像紙(64g/m)上に未定着のトナー画像(0.6mg/cm)を形成した。市販のフルカラーデジタル複写機(imageRUNNER ADVANCE C5051、キヤノン製)から取り外した定着ユニットを定着温度が調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。常温常湿下、プロセススピードを246mm/秒に設定し、前記未定着画像を定着させたときの様子を目視にて評価した。
A:120℃以下の温度で定着が可能。
B:120℃より高く、140℃以下の温度で定着が可能。
C:140℃より高い温度で定着が可能、または定着可能な温度領域がない。
〈電荷保持率の評価〉
トナー0.01gをアルミニウム製パンに計量し、ストロコロン帯電装置を用いて−600Vに帯電させた。続いて、温度25℃湿度50%の雰囲気下で表面電位計(トレックジャパン製model347)を用いて表面電位の変化挙動を30分間測定した。測定した結果より、電荷保持率を以下の式より算出した。
30分後の電荷保持率(%)=(30分後の表面電位/初期表面電位)×100
A:電荷保持率が90%以上
B:電荷保持率が50%以上90%未満
C:電荷保持率が10%以上50%未満
D:電荷保持率が10%未満
〈画像濃度の評価〉
上記光沢評価で定着させた画像を画像濃度計(X−rite社製:分光濃度計)で測定し評価した。
A:画像濃度が0.6以上
B:画像濃度が0.6未満
Figure 0006656072
Figure 0006656072

Claims (10)

  1. 界面活性剤の存在下で水系媒体中において樹脂微粒子を作製する工程(1)、
    前記樹脂微粒子を凝集させて凝集体粒子を作製する工程(2)、および、
    前記凝集体粒子を加熱し、融合させて、トナー粒子を作製する工程(3)
    を有するトナーの製造方法において、
    前記樹脂微粒子中の樹脂成分がオレフィン系共重合体及び樹脂Aを含有し、
    前記オレフィン系共重合体が、
    下記式(1)で示されるユニットY1と、
    下記式(2)で示されるユニット及び下記式(3)で示されるユニットからなる
    群より選択される少なくとも1種のユニットY2と、
    を有し、
    前記オレフィン系共重合体のメルトフローレートが、5g/10分以上30g/10分以下であり、
    前記樹脂Aの酸価が、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下であり、
    前記オレフィン系共重合体のSP値が16.0(J/cm0.5以上19.0(J/cm0.5以下であり、
    前記樹脂AのSP値が、19.0(J/cm0.5以上21.0(J/cm0.5以下であり、
    前記樹脂成分に含まれる前記オレフィン系共重合体の含有量が、前記樹脂成分の全質量に対して50質量%以上であり、
    前記樹脂成分に含まれる樹脂Aの含有量が、前記樹脂成分の全質量に対して10質量%以上50質量%以下であり、
    前記オレフィン系共重合体における前記ユニットY2の含有量が、前記オレフィン系共重合体の全質量に対して3質量%以上35質量%以下である、
    ことを特徴とするトナーの製造方法。
    Figure 0006656072

    (式中、RはHまたはCHであり、RはHまたはCHであり、RはCHまたはCであり、RはHまたはCHであり、RはCHまたはCである。)
  2. 前記工程(1)が、
    前記式(1)で示され、前記式(1)中のRがHであるユニット、および、前記式(2)で示され、前記式(2)中のRがHであり、RがCHであるユニットを有する共重合体と、
    前記樹脂Aと
    を有機溶媒中に溶解させる工程を含む請求項1に記載のトナーの製造方法。
  3. 前記樹脂Aが、脂肪族ポリエステル樹脂である請求項1または2に記載のトナーの製造方法。
  4. 前記樹脂Aの酸価が、5mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  5. 前記オレフィン系共重合体における、前記ユニットY2の含有量が、前記オレフィン系共重合体の全質量に対して5質量%以上20質量%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  6. 前記工程(1)において、前記界面活性剤を、前記樹脂微粒子中の樹脂成分100質量部に対して10質量部以上30質量部以下で用い、前記界面活性剤が、アニオン界面活性剤である請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  7. 前記アニオン性界面活性剤が、カルボン酸系界面活性剤およびスルホン酸系界面活性剤である請求項1〜6のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  8. 前記工程(2)が、凝集剤を用いて前記樹脂微粒子を凝集させる工程であって、
    前記凝集剤が多価金属塩である請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  9. 前記工程(2)において、シリコーンオイルの存在下で凝集体粒子を作製させることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  10. 前記オレフィン系共重合体が、
    前記式(1)で示され、前記式(1)中のRがHであるユニット、および、前記式(3)で示され、前記式(3)中のRがHであり、RがCHであるユニットを有する共重合体、
    前記式(1)で示され、前記式(1)中のRがHであるユニット、および、前記式(3)で示され、前記式(3)中のRがHであり、RがCであるユニットを有する共重合体、および、
    前記式(1)で示され、前記式(1)中のRがHであるユニット、および、前記式(3)で示され、前記式(3)中のRがCHであり、RがCHであるユニットを有する共重合体、
    からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜9にいずれか1項に記載のトナーの製造方法
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