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JP7575261B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

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JP7575261B2 JP2020208709A JP2020208709A JP7575261B2 JP 7575261 B2 JP7575261 B2 JP 7575261B2 JP 2020208709 A JP2020208709 A JP 2020208709A JP 2020208709 A JP2020208709 A JP 2020208709A JP 7575261 B2 JP7575261 B2 JP 7575261B2
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Description

本発明は、例えば、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。
電子写真分野に用いられるトナーとして、低温定着性と保存性を両立させるために、コアに結晶性ポリエステル樹脂を導入したコア-シェル構造を有するトナーが検討されている。
特許文献1には、ポリエステル樹脂(I)と着色剤を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、前記トナー粒子は、少なくとも体積平均粒径が1μm以下の樹脂粒子を水中に分散させる工程と前記樹脂粒子を凝集させる工程とを含む工程から形成される体積平均粒径が3~10μmの粒子であり、ポリエステル樹脂(I)が線形ポリエステル(A)と非線形ポリエステル(B)とで構成され、炭素数9~30の脂肪族ポリカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上を40モル%以上含有するカルボン酸成分とアルコール成分との重縮合ポリエステル樹脂であって、SP値が9.0~10.5(cal/cm31/2である結晶性ポリエステル(A1)を、(A)中に5重量%以上含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献2には、コア及びシェルを有するコアシェル構造のトナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、前記コアが、スチレン系樹脂(AS)と、1,6-ヘキサンジオールを95モル%以上100モル%以下含むアルコール成分(C-al)と炭素数12以上16以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を95モル%以上100モル%以下含むカルボン酸成分(C-ac)との重縮合物である結晶性樹脂(C)とを含有し、前記シェルが、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含むアルコール成分(A-al)と、コハク酸を7モル%以上40モル%以下含むカルボン酸成分(A-ac)との重縮合部分であるポリエステルセグメント(AH-1)、及び、スチレン系化合物を含むモノマー成分(A-st)の付加重合部分であるビニル系樹脂セグメント(AH-2)を含む非晶性複合樹脂(AH)を含有する、静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献3には、少なくとも結着樹脂と、離型剤とを含有する静電潜像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂が、少なくとも結晶性ポリエステル樹脂を含有し、前記静電潜像現像用トナーの示差走査熱量測定による昇温時の吸熱ピークトップ温度が70℃以上であり、前記示差走査熱量測定による降温時の発熱ピーク全体の発熱量ΔHに対して、(発熱ピークトップ温度r-7℃)以下の発熱量ΔH(L)が、15%以下であることを特徴とする静電潜像現像用トナーが開示されている。
特開2010-38969号公報 特開2020-76890号公報 特開2018-5225号公報
しかしながら、コアに結晶性ポリエステル樹脂を導入したコアシェルトナーは、規制不良が発生しやすい。規制不良とは、現像ローラー上のトナーの積載量をトナー規制部材で十分に規制できなくなる現象である。
本発明は、規制不良の発生を抑制することができる静電荷像現像用トナーに関する。
本発明は、コア-シェル構造を有する静電荷像現像用トナーであって、前記コアが、スチレン系樹脂Sと、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物である結晶性ポリエステル樹脂CPを含有し、該結晶性ポリエステル樹脂CPのアルコール成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールを2モル%以上60モル%以下含む、及び/又はカルボン酸成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸系化合物を2モル%以上60モル%以下含む、静電荷像現像用トナーに関する。
本発明の静電荷像現像用トナーは、規制不良の発生抑制において優れた効果を奏するものである。
本発明の静電荷像現像用トナーは、コア-シェル構造を有するものであり、コアがスチレン系樹脂(スチレン系樹脂S)と1価の長鎖脂肪族モノマーを用いて得られた結晶性ポリエステル樹脂(結晶性ポリエステルCP)を含む点に大きな特徴を有している。詳細は不明なるも、以下のメカニズムにより本発明の効果が奏されるものと推察される。
コアが結晶性ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂を含むことで、低温定着性が向上するが、その一方で、規制不良が発生しやすい。これは、結晶性ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の馴染みが悪く、コア粒子を形成する際に結晶性ポリエステル樹脂のみの粒子ができやすくなり、円形度が高くなりにくいことから、トナーの流動性が低くなるためである。
これに対し、本発明では、コアの結晶性ポリエステル樹脂に局所的に疎水部となる1価の長鎖脂肪族モノマーを導入することで、スチレン系樹脂との馴染みが良くなり、コア粒子の円形度を高くすることができるため、トナーの流動性が向上し、規制不良を抑制できたものと推察される。
本発明の静電荷像現像用トナーは、コア-シェル構造を有するトナー粒子を含有し、コアがスチレン系樹脂Sと結晶性ポリエステル樹脂CPを含有する。
なお、樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計による吸熱の最大ピーク温度との比、即ち[軟化点/吸熱の最大ピーク温度]の値で定義される結晶性指数によって表わされる。結晶性樹脂は、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下の樹脂である。
一方、非晶質樹脂は、吸熱ピークが観測されないか、観測される場合は、結晶性指数が1.4を超える、好ましくは1.5を超える、より好ましくは1.6以上の樹脂であるか、または、0.6未満、好ましくは0.5以下の樹脂である。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。なお、吸熱の最大ピーク温度とは、観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を指す。結晶性樹脂においては、吸熱の最大ピーク温度を融点とする。
スチレン系樹脂Sは、少なくとも、スチレン、又はα-メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体(以下、スチレンとスチレン誘導体をまとめて「スチレン化合物」という)を含む原料モノマーの付加重合物である。
スチレン化合物、好ましくはスチレンの含有量は、スチレン系樹脂Sの原料モノマー中、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
また、スチレン系樹脂Sは、トナー中に離型剤を内包化させる観点から、スチレン化合物と(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの付加重合物であることが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることが好ましい。なお、本明細書において、「(イソ)」は、この基が存在している場合とそうでない場合の双方を含むことを意味し、これらの基が存在していない場合には、ノルマルであることを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸、メタクリル酸、又はその両者を示す。
スチレン系樹脂Sの原料モノマーとしての(メタ)アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは6以下である。なお、該アルキルエステルの炭素数は、エステルを構成するアルコール由来の炭素数をいう。
スチレン系樹脂Sの原料モノマーには、スチレン化合物及び(メタ)アクリル酸アルキルエステル以外の原料モノマー、例えば、エチレン、プロピレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等のジオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等のエチレン性モノカルボン酸エステル;メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のビニリデンハロゲン化物;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物類等が含まれていてもよい。
スチレン系樹脂Sの原料モノマーの付加重合反応は、例えば、ジクミルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキサイド等の重合開始剤、重合禁止剤、架橋剤等の存在下、有機溶媒存在下又は無溶媒下で行うことができるが、温度条件としては、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下である。
付加重合反応の際に有機溶媒を使用する場合、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン等を用いることができる。有機溶媒の使用量は、スチレン系樹脂の原料モノマー100質量部に対して、10質量部以上50質量部以下が好ましい。
スチレン系樹脂Sの軟化点は、トナーの耐ホットオフセット性を向上させる観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは110℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは135℃以下、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは125℃以下である。
スチレン系樹脂Sは、トナーの流動性を向上させる観点から、非晶質樹脂であることが好ましい。
スチレン系樹脂Sの吸熱の最大ピーク温度は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは55℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、さらに好ましくは65℃以下である。
スチレン系樹脂Sのガラス転移温度は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、さらに好ましくは50℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは75℃以下、より好ましくは65℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。
スチレン系樹脂Sの酸価は、トナーの帯電安定性を向上させる観点から、好ましくは15mgKOH/g以下、より好ましくは10mgKOH/g以下、さらに好ましくは5mgKOH/g以下である。
スチレン系樹脂Sの含有量は、コアを構成する樹脂中、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは75質量%以上であり、そして、好ましくは97質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPは、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物であり、アルコール成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールを2モル%以上60モル%以下含む、及び/又はカルボン酸成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸系化合物を2モル%以上60モル%以下含む。
炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールとしては、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセリルアルコール等が挙げられる。
脂肪族モノアルコールの炭素数は、規制不良を抑制する観点から、10以上であり、好ましくは12以上、より好ましくは14以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、30以下であり、好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。
アルコール成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールを含有する場合、かかる脂肪族モノアルコールの含有量は、アルコール成分中、2モル%以上であり、好ましくは3モル%以上、より好ましくは4モル%以上であり、そして、60モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下である。
炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸系化合物としては、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等の脂肪族モノカルボン酸、これらの酸のアルキル基の炭素数が1以上3以下であるアルキルエステル等が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸系化合物の炭素数は、規制不良を抑制する観点から、10以上であり、好ましくは12以上、より好ましくは14以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、30以下であり、好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。ここで、脂肪族モノカルボン酸系化合物がアルキルエステルである場合のアルキル基の炭素数は、上記炭素数には含めない。
カルボン酸成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸系化合物を含有する場合、かかる脂肪族モノカルボン酸系化合物の含有量は、アルコール成分中、2モル%以上であり、好ましくは3モル%以上、より好ましくは4モル%以上であり、そして、60モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下である。
脂肪族モノアルコール以外のアルコール成分としては、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、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール等が挙げられる。
脂肪族ジオールの炭素数は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは2以上、より好ましくは4以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは14以下、より好ましくは12以下、さらに好ましくは10以下、さらに好ましくは8以下である。
脂肪族ジオールは、飽和脂肪族であっても不飽和脂肪族であってもよいが、本発明では、低温定着性の観点から、飽和脂肪族ジオールであることが好ましい。
アルコール成分が脂肪族モノアルコールを含む場合、脂肪族ジオールの含有量は、アルコール成分中、好ましくは40モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上であり、そして、好ましくは98モル%以下、より好ましくは97モル%以下、さらに好ましくは96モル%以下である。
アルコール成分が脂肪族モノアルコールを含まない場合、脂肪族ジオールの含有量は、アルコール成分中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは98モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。
他のアルコール成分としては、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコール等が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸系化合物以外のカルボン成分としては、脂肪族ジカルボン酸系化合物、より好ましくは直鎖脂肪族ジカルボン酸系化合物が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸系化合物としては、コハク酸(炭素数:4)、フマル酸(炭素数:4)、アジピン酸(炭素数:6)、スベリン酸(炭素数:8)、アゼライン酸(炭素数:9)、セバシン酸(炭素数:10)、ドデカン二酸(炭素数:12)、テトラデカン二酸(炭素数:14)、ヘキサデカン二酸(炭素数:16)、側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するコハク酸、これらの酸の無水物及びアルキル基の炭素数が1以上3以下であるアルキルエステル等が挙げられる。これらの中では、ドデカン二酸又はテトラデカン二酸が好ましく、テトラデカン二酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸系化合物の炭素数は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは10以上、より好ましくは12以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは16以下、より好ましくは14以下である。ここで、脂肪族モノカルボン酸系化合物がアルキルエステルである場合のアルキル基の炭素数は、上記炭素数には含めない。
カルボン酸成分が脂肪族モノカルボン酸系化合物を含む場合、脂肪族ジカルボン酸系化合物、好ましくは炭素数10以上16以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは40モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上であり、そして、好ましくは98モル%以下、より好ましくは97モル%以下、さらに好ましくは96モル%以下である。
カルボン酸成分が脂肪族モノカルボン酸系化合物を含まない場合、脂肪族ジカルボン酸系化合物、好ましくは炭素数10以上16以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。
他の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系化合物、トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上のカルボン酸、これらの酸の無水物及びアルキル基の炭素数が1以上3以下であるアルキルエステル等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂CPにおけるカルボン酸成分とアルコール成分との当量比(COOH基/OH基)は、ポリエステル樹脂の軟化点を調整する観点から、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.75以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.15以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPは、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、好ましくはエステル化触媒の存在下、さらに必要に応じて、エステル化助触媒、重合禁止剤等の存在下、好ましくは130℃以上、より好ましくは170℃以上、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下の温度で重縮合させて得られる。
エステル化触媒としては、酸化ジブチル錫、2-エチルヘキサン酸錫(II)等の錫化合物、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物等が挙げられ、錫化合物が好ましい。エステル化触媒の使用量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。エステル化助触媒としては、没食子酸等が挙げられる。エステル化助触媒の使用量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。重合禁止剤としては、tert-ブチルカテコール等が挙げられる。重合禁止剤の使用量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPの軟化点は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃以上、さらに好ましくは70℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは100℃以下、さらに好ましくは90℃以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPの吸熱の最大ピーク温度は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは65℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは85℃以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPの酸価は、トナーの帯電安定性を向上させる観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、さらに好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは35mgKOH/g以下、さらに好ましくは30mgKOH/g以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPの水酸基価は、好ましくは0.5mgKOH/g以上であり、そして、トナーの帯電安定性を向上させる観点から、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは15mgKOH/g以下、さらに好ましくは10mgKOH/g以下である。
結晶性ポリエステル樹脂CPの含有量は、コアを構成する樹脂中、好ましくは3質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下である。
コアにおけるスチレン系樹脂Sと結晶性ポリエステル樹脂CPの質量比(スチレン系樹脂S/結晶性ポリエステル樹脂CP)は、トナー中に離型剤を内包化させる観点から、好ましくは60/40以上、より好ましくは65/35以上、さらに好ましくは70/30以上、さらに好ましくは75/25以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは97/3以下、より好ましくは95/5以下、さらに好ましくは90/10以下、さらに好ましくは85/15以下である。
コアを構成する樹脂の割合は、結着樹脂中、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは75質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
シェルとしては、非晶質ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂が結合した非晶質複合樹脂等が挙げられ、本発明において、シェルは、コアとのなじみを良化させる観点から、アルコール成分とカルボン酸成分とからなる原料モノマーを重縮合して得られるポリエステル樹脂ACPとスチレン化合物を含む原料モノマーを付加重合させて得られるスチレン系樹脂ACSが結合した非晶質複合樹脂ACを含有することが好ましい。
ポリエステル樹脂ACPのアルコール成分は、式(I):
Figure 0007575261000001
(式中、OR及びROはオキシアルキレン基であり、Rはエチレン基及び/又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、そして、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは4以下である)
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含むことが好ましい。
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。
他のアルコール成分としては、脂肪族ジオール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、3価以上のアルコール等が挙げられる。
カルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸系化合物、脂肪族ジカルボン酸系化合物、3価以上のカルボン酸系化合物等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸系化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。
脂肪族ジカルボン酸系化合物としては、コハク酸(炭素数:4)、フマル酸(炭素数:4)、アジピン酸(炭素数:6)、スベリン酸(炭素数:8)、アゼライン酸(炭素数:9)、セバシン酸(炭素数:10)、ドデカン二酸(炭素数:12)、テトラデカン二酸(炭素数:14)、側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するコハク酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸系化合物の炭素数は、低温定着性の観点から、好ましくは4以上であり、そして、保存性の観点から、好ましくは14以下、より好ましくは12以下である。
3価以上のカルボン酸系化合物としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
なお、アルコール成分には1価のアルコールが、カルボン酸成分には1価のカルボン酸系化合物が、ポリエステル樹脂の分子量及び軟化点を調整する観点から、適宜含有されていてもよい。
スチレン系樹脂ACSは、少なくとも、スチレン、又はα-メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体(以下、スチレンとスチレン誘導体をまとめて「スチレン化合物」という)を含む原料モノマーの付加重合物である。
スチレン化合物、好ましくはスチレンの含有量は、スチレン系樹脂ACSの原料モノマー中、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
また、スチレン系樹脂ACSは、規制不良を抑制する観点から、スチレン化合物とアルキル基が炭素数7以上20以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの付加重合物であることが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることが好ましい。なお、本明細書において、「(イソ)」は、この基が存在している場合とそうでない場合の双方を含むことを意味し、これらの基が存在していない場合には、ノルマルであることを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸、メタクリル酸、又はその両者を示す。
スチレン系樹脂ACSの原料モノマーとしての(メタ)アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは7以上、より好ましくは8以上であり、そして、好ましくは14以下、より好ましくは12以下である。なお、該アルキルエステルの炭素数は、エステルを構成するアルコール由来の炭素数をいう。
スチレン系樹脂ACSの原料モノマーには、スチレン化合物及び(メタ)アクリル酸アルキルエステル以外の原料モノマー、例えば、エチレン、プロピレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等のジオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等のエチレン性モノカルボン酸エステル;メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のビニリデンハロゲン化物;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物類等が含まれていてもよい。
スチレン系樹脂ACSの原料モノマーの付加重合反応は、例えば、ラジカル重合開始剤、重合禁止剤、架橋剤等の存在下、有機溶媒存在下又は無溶媒下で、常法により行うことができるが、温度条件としては、好ましくは110℃以上、より好ましくは140℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下である。
付加重合反応の際に有機溶媒を使用する場合、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン等を用いることができる。有機溶媒の使用量は、スチレン系樹脂の原料モノマー100質量部に対して、10質量部以上50質量部以下が好ましい。
非晶質複合樹脂ACは、ポリエステル樹脂ACPとスチレン系樹脂ACSが、ポリエステル樹脂ACPの原料モノマーとスチレン系樹脂ACSの原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーを介して共有結合により結合した樹脂であることがより好ましい。
両反応性モノマーは、分子内に、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基からなる群より選ばれた少なくとも1種の官能基、好ましくは水酸基及び/又はカルボキシ基、より好ましくはカルボキシ基と、エチレン性不飽和結合とを有する化合物が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸及び無水マレイン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種がより好ましく、重縮合反応及び付加重合反応の反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸及びフマル酸からなる群より選ばれた少なくとも1種がさらに好ましく、アクリル酸がさらに好ましい。但し、重合禁止剤と共に用いた場合は、フマル酸等のエチレン性不飽和結合を有する多価カルボン酸系化合物は、ポリエステル樹脂の原料モノマーとして機能する。この場合、フマル酸等は両反応性モノマーではなく、ポリエステル樹脂の原料モノマーである。
両反応性モノマーの使用量は、低温定着性の観点から、ポリエステル樹脂ACPのアルコール成分の合計100モルに対して、好ましくは1モル以上、より好ましくは2モル以上、さらに好ましくは3モル以上であり、そして、スチレン系樹脂とポリエステル樹脂との分散性を高め、トナーの耐久性を向上させる観点から、好ましくは30モル以下、より好ましくは20モル以下、さらに好ましくは10モル以下である。
また、両反応性モノマーの使用量は、低温定着性の観点から、スチレン系樹脂ACSの原料モノマーの合計100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、そして、スチレン系樹脂とポリエステル樹脂との分散性を高め、トナーの耐久性を向上させる観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。ここで、スチレン系樹脂の原料モノマーの合計に重合開始剤は含める。
非晶質複合樹脂ACは、具体的には、以下の方法により製造することが好ましい。両反応性モノマーを用いる場合、両反応性モノマーは、トナーの耐久性を向上させる観点、トナーの低温定着性及び耐熱保存性を向上させる観点から、スチレン系樹脂の原料モノマーとともに付加重合反応に用いることが好ましい。
(i) ポリエステル樹脂の原料モノマーによる重縮合反応の工程(A)の後に、スチレン系樹脂の原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(B)を行う方法
この方法では、重縮合反応に適した反応温度条件下で工程(A)を行い、反応温度を低下させ、付加重合反応に適した温度条件下で工程(B)を行う。スチレン系樹脂の原料モノマー及び両反応性モノマーは、付加重合反応に適した温度で反応系内に添加にすることが好ましい。両反応性モノマーは付加重合反応をすると共にポリエステル樹脂とも反応する。
工程(B)の後に、再度反応温度を上昇させ、必要に応じて架橋剤となる3価以上のポリエステル樹脂の原料モノマー等を重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応や両反応性モノマーとの反応をさらに進めることができる。
(ii) スチレン系樹脂の原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(B)の後に、ポリエステル樹脂の原料モノマーによる重縮合反応の工程(A)を行う方法
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(B)を行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、工程(A)の重縮合反応を行う。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
ポリエステル樹脂の原料モノマーは、付加重合反応時に反応系内に存在してもよく、重縮合反応に適した温度条件下で反応系内に添加してもよい。前者の場合は、重縮合反応に適した温度でエステル化触媒を添加することで重縮合反応の進行を調節できる。
(iii) ポリエステル樹脂の原料モノマーによる重縮合反応の工程(A)とスチレン系樹脂の原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(B)とを、並行して進行する条件で反応を行う方法
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(A)と工程(B)とを並行して行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、必要に応じて架橋剤となる3価以上のポリエステル樹脂の原料モノマーを重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応をさらに行うことが好ましい。その際、重縮合反応に適した温度条件下では、重合禁止剤を添加して重縮合反応だけを進めることもできる。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
上記(i)の方法においては、重縮合反応を行う工程(A)の代わりに、予め重合した重縮合系樹脂を用いてもよい。上記(iii)の方法において、工程(A)と工程(B)を並行して進行する条件で反応を行う際には、ポリエステル樹脂の原料モノマーを含有した混合物中に、スチレン系樹脂の原料モノマーを含有した混合物を滴下して反応させることもできる。
上記(i)~(iii)の方法は、同一容器内で行うことが好ましい。
非晶質複合樹脂ACにおけるポリエステル樹脂ACPとスチレン系樹脂ACSの質量比(ポリエステル樹脂ACP/スチレン系樹脂ACS)は、低温定着性の観点から、好ましくは60/40以上、より好ましくは70/30以上、さらに好ましくは80/20以上であり、そして、粉砕性の観点から、好ましくは98/2以下、より好ましくは95/5以下、さらに好ましくは90/10以下である。なお、上記の計算において、ポリエステル樹脂の質量は、用いられるポリエステル樹脂の原料モノマーの質量から、重縮合反応により脱水される反応水の量(計算値)を除いた量であり、両反応性モノマーの量は、ポリエステル樹脂の原料モノマー量に含める。また、スチレン系樹脂の量は、スチレン系樹脂の原料モノマーと重合開始剤の合計量である。
非晶質複合樹脂ACの軟化点は、トナーの耐ホットオフセット性を向上させる観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。
非晶質複合樹脂ACの吸熱の最大ピーク温度は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは55℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、さらに好ましくは70℃以下である。
非晶質複合樹脂ACのガラス転移温度は、トナーの耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは55℃以上であり、そして、トナーの低温定着性を向上させる観点から、好ましくは75℃以下、より好ましくは70℃以下、さらに好ましくは65℃以下である。
非晶質複合樹脂ACの酸価は、トナー製造時の凝集安定性を向上させる観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは8mgKOH/g以上であり、さらに好ましくは10mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは30mgKOH/g以下、より好ましくは27mgKOH/g以下、さらに好ましくは25mgKOH/g以下である。
非晶質複合樹脂ACの含有量は、シェルを構成する樹脂中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。
シェルを構成する樹脂の割合は、結着樹脂中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下である。
本発明のトナーは、コア及び/又はシェル、好ましくはコアに、着色剤、離型剤、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を含有していてもよい。
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料、磁性体等を使用することができる。本発明において、トナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料、磁性体等を使用することができる。例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントレッド122、ピグメントグリーンB、ローダミン-Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、イソインドリン、ジスアゾエロー等が挙げられる。なお、本発明において、トナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度及び低温定着性を向上させる観点から、トナー中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
離型剤としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス、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、サゾールワックス等の炭化水素系ワックス及びそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス及びそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を用いることができる。
離型剤の融点は、トナーの転写性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは160℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは120℃以下、さらに好ましくは110℃以下である。
離型剤の含有量は、トナーの低温定着性と耐オフセット性の観点の観点から、トナー中、好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下である。
荷電制御剤は、特に限定されず、正帯電性荷電制御剤及び負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロンN-01」、「ボントロンN-04」、「ボントロンN-07」、「ボントロンN-09」、「ボントロンN-11」(以上、オリヱント化学工業(株)製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料;4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロンP-51」(オリヱント化学工業(株)製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP-B」(オリヱント化学工業(株)製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ-2001」、「PLZ-8001」(以上、四国化成工業(株)製)等;スチレン-アクリル系樹脂、例えば「FCA-701PT」、「FCA-201-PS」(藤倉化成(株)製)等が挙げられる。
また、負帯電性荷電制御剤としては、含金属アゾ染料、例えば「バリファーストブラック3804」、「ボントロンS-31」、「ボントロンS-32」、「ボントロンS-34」、「ボントロンS-36」(以上、オリヱント化学工業(株)製)、「アイゼンスピロンブラックTRH」、「T-77」(保土谷化学工業(株)製)等;ベンジル酸化合物の金属化合物、例えば、「LR-147」、「LR-297」(以上、日本カーリット(株)製)等;サリチル酸化合物の金属化合物、例えば、「ボントロンE-81」、「ボントロンE-84」、「ボントロンE-88」、「ボントロンE-304」(以上、オリヱント化学工業(株)製)、「TN-105」(保土谷化学工業(株)製)等;銅フタロシアニン染料;4級アンモニウム塩、例えば「COPY CHARGE NX VP434」(クラリアント社製)、ニトロイミダゾール誘導体等;有機金属化合物等が挙げられる。
荷電制御剤の含有量は、トナーの帯電安定性の観点から、トナー中、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。
本発明のコア-シェル構造を有するトナーは、乳化凝集法により製造することが好ましい。コアを懸濁重合法により形成する場合は、もともと樹脂の分散が良好であるため、1価の長鎖脂肪族モノマーによる規制不良抑制の効果はみられない。
乳化凝集法による本発明のトナーの製造方法は、例えば、下記工程1~5を含むことが好ましい。
工程1-1:スチレン系樹脂S及び有機溶媒を混合して、スチレン系樹脂含有液を得る工程
工程1-2:工程1-1で得られたスチレン系樹脂含有液に水系媒体を混合して転相乳化し、スチレン系樹脂Sを含有する樹脂粒子(X1)の水系分散液を得る工程
工程2-1:結晶性ポリエステル樹脂CP、有機溶媒及び中和剤を混合して、結晶性ポリエステル樹脂含有液を得る工程
工程2-2:工程2-1で得られた結晶性ポリエステル樹脂含有液に水系媒体を混合して転相乳化し、結晶性ポリエステル樹脂CPを含有する樹脂粒子(X2)の水系分散液を得る工程
工程3:工程1-2で得られた樹脂粒子(X1)及び工程2-2で得られた樹脂粒子(X2)を混合し、水系媒体中で凝集して、凝集粒子(1)を得る工程
工程4:工程3で得られた凝集粒子(1)に、シェル用樹脂を含有する樹脂粒子(Y)を凝集させて、凝集粒子(2)を得る工程
工程5:工程4で得られた凝集粒子(2)を融着させて、コアシェル粒子を得る工程
<工程1-1>
(有機溶媒)
有機溶媒としては、溶解性の観点から、イソプロパノール、イソブタノール等のアルコール系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒;ジブチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル等の酢酸エステル系溶媒等が好ましく挙げられる。
(界面活性剤)
工程1-1では、得られる樹脂粒子の分散安定性を確保する観点から、界面活性剤を用いることが好ましい。
界面活性剤としては、非イオン性、アニオン性及びカチオン性の界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、樹脂の乳化安定性の観点から、非イオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤から選ばれる1種以上が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。
また、工程1-1において、前述の着色剤、荷電制御剤、離型剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の任意の添加剤を添加してもよい。
<工程1-2>
転相乳化法では、スチレン系樹脂含有液に、水系媒体を添加することで、最初に、W/O相が形成され、次に、O/W相に転相される。転相しているかどうかは、例えば、目視や導電率などで確認することができる。
水系媒体とは、少なくとも水を含む液体であり、水を主成分とするものが好ましい。
水系媒体が含み得る水以外の成分としては、メタノール、エタノール、アセトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
工程1-2において、得られた水系分散液から工程1-1で用いた有機溶媒を除去することが好ましい。有機溶媒の除去方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができるが、水と溶解しているため蒸留するのが好ましい。
<工程2-1>
工程2-1で用いる有機溶媒としては、工程1-1で前述したものと同様のものを使用することができ、その好適な態様も同様である。
(中和剤)
工程2-1に用いられる中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物;アンモニア;トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン等の有機塩基が挙げられる。
工程2-1では、得られる樹脂粒子の分散安定性を確保する観点から、界面活性剤を用いることが好ましい。工程2-1で用いる界面活性剤としては、工程1-1で前述したものと同様のものを使用することができ、その好適な態様も同様である。
また、工程2-1において、前述の任意の添加剤を添加してもよい。
<工程2-2>
水系媒体としては、工程1-2で前述したものと同様のものを使用することができ、その好適な態様も同様である。
工程2-2において、得られた水系分散液から工程2-1で用いた有機溶媒を除去することが好ましい。有機溶媒の除去方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができるが、工程1-2で前述した方法と同様の方法が挙げられ、その好適な態様も同様である。
<工程3>
工程3では、凝集を効率的に行うために凝集剤を添加することが好ましい。
凝集剤は、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;無機金属塩、無機アンモニウム塩等の無機系凝集剤が用いられる。得られるトナーの粒度分布の観点から、無機系凝集剤が好ましく、なかでも無機金属塩が好ましい。
無機金属塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム等が挙げられる。
また、工程3では、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の前記の添加剤を添加してから凝集させてもよい。
〔着色剤粒子分散液〕
着色剤は、着色剤粒子を含有する水系分散液として添加することが好ましい。
着色剤の分散には、分散剤を使用することが好ましく、非イオン性界面活性剤が好ましい。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等が挙げられる。
着色剤粒子分散液中の着色剤粒子の体積中位粒径(D50)は、高画質の画像を得る観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上、さらに好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。
〔離型剤粒子分散液〕
離型剤は、離型剤粒子を含有する水系分散液として添加することが好ましい。
離型剤粒子分散液は、離型剤を水系媒体中に分散させることにより得られ、離型剤の融点以上の温度で分散機を用いて分散することによって得ることが好ましい。分散機としては、ホモジナイザー、超音波分散機が例示される。
離型剤粒子分散液で用いる水系媒体の好ましい態様は、樹脂粒子分散液を得る際に用いられるものと同様である。
離型剤の分散には、分散剤を使用することが好ましく、カチオン性界面活性剤が好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは100nm以上、より好ましくは300nm以上であり、そして、好ましくは1μm以下、より好ましくは700nm以下である。
荷電制御剤等の他の成分を添加する場合も、着色剤粒子分散液や離型剤粒子分散液と同様にして、水系分散液として添加することが好ましい。
<工程4>
樹脂粒子(Y)は、樹脂粒子(Y)の水系分散液として得ることが好ましく、シェル用樹脂として非晶質複合樹脂ACを用い、前記樹脂粒子(X2)の水系分散液と同様の方法により製造することができる。
工程4では、工程3で得られた凝集粒子(1)の水系分散液に、樹脂粒子(Y)の水系分散液を添加することにより、凝集粒子(1)にさらに樹脂粒子(Y)を付着させ、凝集粒子(2)の分散液を得ることが好ましい。
工程4では、樹脂粒子(Y)の全量を添加し、トナー粒子として適度な粒径に成長したところで凝集を停止させてもよい。凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法、分散液を希釈する方法等が挙げられる。不必要な凝集を確実に防止する観点からは、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集停止剤としては、界面活性剤を用いることが好ましく、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。凝集停止剤は、水溶液として添加してもよい。
<工程5>
工程5における系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは85℃以下である。
工程5により得られたコアシェル粒子を、適宜、ろ過等の固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程に供することにより、前記トナー粒子を好適に得ることができる。
洗浄工程では、添加した界面活性剤も洗浄により完全に除去することが好ましい。
本発明のトナーは、転写性を向上させるために、外添剤により表面処理されていてもよい。外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の樹脂粒子等の有機微粒子が挙げられ、2種以上が併用されていてもよい。
外添剤の平均粒子径は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上であり、そして、好ましくは250nm以下、より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは90nm以下である。
外添剤の含有量は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、外添剤で処理する前のトナー100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。
本発明のトナーの体積中位粒径(D50)は、好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。なお、本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。また、トナーを外添剤で処理している場合には、外添剤で処理する前のトナー粒子の体積中位粒径をトナーの体積中位粒径とする。
本発明のトナーの平均円形度は、流動性の観点から、好ましくは0.965以上、より好ましくは0.970以上であり、そして、好ましくは0.990以下、より好ましくは0.980以下である。
本発明のトナーは、そのまま一成分現像用トナーとして、又はキャリアと混合して用いられる二成分現像用トナーとして、それぞれ一成分現像方式又は二成分現像方式の画像形成装置に用いることができる。
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。樹脂等の物性は、以下の方法により測定することができる。
〔樹脂の軟化点〕
フローテスター「CFT-500D」((株)島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
〔樹脂の吸熱の最大ピーク温度〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、室温(20℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した試料をそのままの温度で1分間維持する。その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温しながら吸熱ピークを測定する。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とする。
〔樹脂のガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、室温(20℃)から昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。次に、試料を昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し、吸熱ピークを測定する。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
〔結晶性樹脂の酸価及び水酸基価〕
JIS K0070:1992の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070:1992に規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、テトラヒドロフランに変更する。
〔非晶質樹脂及びスチレン系樹脂の酸価〕
JIS K0070:1992の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070:1992に規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「DSC Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度5℃/minで-10℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し測定する。そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最大ピーク温度をワックスの融点とする。
〔樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液、及び荷電制御剤分散液の固形分濃度〕
赤外線水分計「FD-230」((株)ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分、水分量の変動幅0.05%)にて、水分(質量%)を測定する。固形分濃度は下記の式に従って算出する。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
〔樹脂粒子、着色剤粒子、離型剤粒子、及び荷電制御剤粒子の体積中位粒径(D50)〕
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA-920」((株)堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度を適正範囲になる濃度で体積中位粒径を測定した。
〔外添剤の平均粒子径〕
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、走査型電子顕微鏡(SEM)写真から500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
〔トナーの体積中位粒径〕
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマン・コールター(株)製)
電解液:アイソトンII(ベックマン・コールター(株)製)
分散液:電解液にエマルゲン109P(花王(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB(グリフィン):13.6)を溶解して5質量%に調整したもの
分散条件:前記分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機(機械名:(株)エスエヌディー製US-1、出力:80W)にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mLに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
〔トナーの平均円形度〕
測定機:FPIA-3000(シスメックス(株)製)
標準ユニット(対物レンズ10倍)
測定モード HPFモードバージョン 00-10
分散液:エマルゲン109P(花王(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB13.6)5質量%電解液
分散条件:分散液10mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、蒸留水10mlを添加し、さらに、超音波分散機にて2分間分散させる。
測定条件:分散液に分散したトナーの円形度を、粒子濃度1800~2200個になる濃度で20℃で測定し、数平均値を求める。
結晶性ポリエステル樹脂の製造例1
表1に示す原料モノマーを、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、130℃から200℃まで8時間かけて昇温した後、200℃にて2時間反応させ、さらにエステル化触媒を投入し、8kPaの減圧下で所望の軟化点まで反応を行い、結晶性ポリエステル樹脂(樹脂C1~C10)を得た。
Figure 0007575261000002
非晶質樹脂の製造例1
2リットル容のキシレンを、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、滴下ロート及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、表2に示すスチレン系樹脂の原料モノマー及びラジカル重合開始剤を四つ口フラスコに装備した滴下ロートに入れた。その後、四つ口フラスコ中のキシレンを窒素雰囲気下で135℃に昇温し、滴下ロートから原料モノマーとラジカル重合開始剤の混合物を1時間かけてキシレン中に滴下した。さらに200℃まで昇温し、200℃で2時間保持した。その後、さらに8kPaの減圧下で1時間保持することによりキシレンを除去して、非晶質スチレン系樹脂(樹脂A1)を得た。
Figure 0007575261000003
非晶質樹脂の製造例2
表3に示すBPA-PO、BPA-EO、テレフタル酸、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、180℃まで冷却した。その後、アジピン酸を加え、2時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、40kPaにて表3に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂A2)を得た。なお、本発明における反応率とは、生成反応水量(mol)/理論生成水量(mol)×100の値をいう。
非晶質樹脂の製造例3
表3に示すポリエステル樹脂の原料モノマーのうち、コハク酸以外の原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。235℃にて反応率が90%以上に到達したのを確認し、160℃まで冷却し、表3に示すスチレン系樹脂の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、さらに8kPaの減圧下で1時間反応させた後、180℃まで冷却した。その後、コハク酸を加え、2時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、40kPaの減圧下で所望の軟化点まで反応を行い、非晶質樹脂(樹脂A3)を得た。
Figure 0007575261000004
樹脂粒子分散液の製造例1
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた3リットル容の容器に、表4に示す樹脂100g、メチルエチルケトン100g、及びアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王(株)製)16.7g(樹脂100gに対して4.5質量%)を投入し、73℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度70モル%になるように添加して、30分撹拌した。
73℃に保持したまま、280r/min(周速88m/min)で撹拌しながら、イオン交換水475gを77分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去し、さらに所望の樹脂分まで水を留去した。その後、280r/min(周速88m/min)の撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却し、水系媒体中に樹脂粒子が分散した水系分散液(樹脂粒子分散液c1~c10、a2、a3)(樹脂分17質量%)を得た。
樹脂粒子分散液の製造例2
樹脂A1 100g、メチルエチルケトン100g、及びアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王(株)製)16.7g(樹脂100gに対して4.5質量%)を25℃にて混合し、73℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、73℃のイオン交換水600gを混合し、超音波ホモジナイザー(ドクターヒールッシャー社製、商品名:「UP-400S」)を用いて出力350Wで30分間、分散処理した。その後70℃にて、メチルエチルケトンを減圧留去し、樹脂粒子の水系分散体(樹脂粒子分散液a1)(樹脂分14質量%)を得た。
Figure 0007575261000005
着色剤分散液の製造例
銅フタロシアニン「ECB-301」(大日精化工業(株)製)50g、非イオン性界面活性剤「エマルゲン150」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王(株)製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ホモジナイザーを用いて10分間分散させて、着色剤微粒子を含有する着色剤分散液を得た。着色剤微粒子の体積中位粒径(D50)は120nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
離型剤分散液の製造例
パラフィンワックス「HNP9」(日本精蝋(株)製、融点:79℃)50g、カチオン性界面活性剤「サニゾール(登録商標)B50」(花王(株)製、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド)5g及びイオン交換水200gを95℃に加熱して、超音波ホモジナイザー(ドクターヒールッシャー(株)製、商品名:「UP-400S」)を用いて出力350Wで30分間、分散処理して、離型剤粒子を含有する離型剤分散液を得た。パラフィンワックス(離型剤粒子)の体積中位粒径(D50)は550nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
荷電制御剤分散液の製造例
荷電制御剤としてサリチル酸系化合物「ボントロンE-84」(オリエント化学工業(株)製)50g、非イオン性界面活性剤として「エマルゲン150」(花王(株)製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ガラスビーズを使用し、サンドグラインダーを用いて10分間分散させて、荷電制御剤微粒子を含有する荷電制御剤分散液を得た。荷電制御剤微粒子の体積中位粒径(D50)は400nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
実施例1~9及び比較例1、2
表5に示すコア用結晶性樹脂の樹脂粒子分散液45gとコア用非晶質樹脂の樹脂粒子分散液210g、着色剤分散液8g、離型剤分散液20g、荷電制御剤分散液2g、及び脱イオン水52gを2リットル容の容器に入れ、アンカー型の撹拌機で100r/min(周速31m/min)の撹拌下、20℃で0.1質量%塩化カルシウム水溶液150gを30分かけて滴下し、撹拌しながら50℃まで昇温した。体積中位粒径(D50)が5μmになるまで50℃で保持した後、直ちに樹脂分散液a3 45gを加え、撹拌して分散させた。その後、凝集停止剤としてアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王(株)製、固形分27質量%)4.2gを脱イオン水37gで希釈した希釈液を添加した。次いで80℃まで昇温し、80℃になった時点から80℃で1時間保持した後、加熱を終了した。これにより融着粒子を形成させた後、20℃まで徐冷し、150メッシュ(目開き150μm)の金網でろ過した後、吸引ろ過を行い、洗浄、乾燥工程を経て、表5に示す体積中位粒径(D50)と平均円形度を有するトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ「NAX-50」(日本アエロジル(株)製、平均粒子径40nm)1.0質量部、疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル(株)製、平均粒子径16nm)0.6質量部、酸化チタン「JMT-150IB」(テイカ(株)製、平均粒子径15nm)0.5質量部を、ST、A0撹拌羽根を装着した10リットル容のヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)に投入し、3000r/minにて2分間撹拌して、トナーを得た。
比較例3
1リットル容のガラスビーカーに、イオン交換水150g、第三リン酸カルシウム(3[Ca3(PO4)2]・Ca(OH)2)10質量%スラリー「TCP-10・U」(松尾薬品産業(株)製)500g、及びアニオン性界面活性剤「ネオペレックスG-15」(花王(株)製、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)0.004gを添加し、撹拌して水系媒体(界面活性剤濃度:1.1×10-5M)を調製した。
300mL容のガラスビーカー中で、樹脂C1 10g、樹脂A2 10g、スチレン系樹脂の原料モノマーとしてスチレン64gとn-ブチルアクリレート16g、着色剤として銅フタロシアニン「ECB-301」(大日精化工業(株)製)5g、荷電制御剤としてサリチル酸系化合物「ボントロンE-84」(オリエント化学工業(株)製)1g、及び離型剤としてパラフィンワックス「HNP9」(日本精蝋(株)製)15gを、撹拌混合し、60℃に昇温して均一に溶解させた。その後、重合開始剤「V-65」(和光純薬工業(株)製、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、10時間半減期温度:51℃)4gを添加し、樹脂溶液を調製した。
前記水系媒体を60℃に加温し、60℃を保ちながら、樹脂溶液を一気に加え、ホモミキサーMARKII 2.5型(プライミクス(株)製)で、12,000r/minにて4分間撹拌し、懸濁液を得た。
懸濁液をセパラブルフラスコに移し、70℃、200r/minで撹拌しながら7時間重合した。その後、80℃に昇温し、減圧下で残存モノマーを留去した。撹拌を続けながら20℃まで冷却し、系内のpHが1以下になるまで塩酸を入れた。洗浄、乾燥を経てトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ「NAX-50」(日本アエロジル(株)製、平均粒子径40nm)1.0質量部、疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル(株)製、平均粒子径16nm)0.6質量部、酸化チタン「JMT-150IB」(テイカ(株)製、平均粒子径15nm)0.5質量部を、ST、A0撹拌羽根を装着した10リットル容のヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)に投入し、3000r/minにて2分間撹拌して、トナーを得た。
試験例〔規制不良抑制〕
上質紙「J紙A4サイズ」(富士ゼロックス(株)製)に市販のプリンタ「Microline(登録商標)5400」((株)沖データ製)を用いて、印字率1%の画像を20000枚出力した。その後ハーフトーン画像1枚を出力した。得られたハーフトーン画像に現れた斑点状のスジ及びトナー塊の量を目視にて観察し、以下の評価基準に従って、規制不良の発生の程度を評価した。結果を表5に示す。
〔スジの評価基準〕
A:未発生
B:端部に斑点状スジが若干ある。
C:全面に斑点状のスジがある。
〔トナー塊の評価基準〕
A:未発生
B:2、3箇所に小さなトナー塊がある。
C:4、5箇所に小さなトナー塊がある。
D:6箇所以上に小さなトナー塊又は明らかなトナー塊がある。
Figure 0007575261000006
以上の結果より、実施例1~9では、トナーの円形度が高く、規制不良の発生が抑制されていることが分かる。
これに対し、1価の長鎖脂肪族モノマーが用いられていない結晶性ポリエステル樹脂を含む比較例1、コアにスチレン系樹脂を用いず、非晶質ポリエステル樹脂を用いた比較例2では、トナーの円形度が低く、規制不良が発生している。また、懸濁重合法により製造し、コア-シェル構造を有していない比較例3のトナーは、シェルがないために結晶性ポリエステル樹脂が露出しやすく、円形度が低く、規制不良が発生している。
本発明の静電荷像現像用トナーは、静電荷像現像法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像等に好適に用いられるものである。

Claims (3)

  1. コア-シェル構造を有する静電荷像現像用トナーであって、前記コアが、スチレン系樹脂Sと、アルコール成分とカルボン酸成分の重縮合物である結晶性ポリエステル樹脂CPを含有し、該結晶性ポリエステル樹脂CPのアルコール成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノアルコールを2モル%以上60モル%以下含む、及び/又はカルボン酸成分が炭素数10以上30以下の脂肪族モノカルボン酸系化合物を2モル%以上60モル%以下含み、前記シェルが、アルコール成分とコハク酸を含有するカルボン酸成分とからなる原料モノマーを重縮合して得られるポリエステル樹脂ACPとスチレン化合物を含む原料モノマーを付加重合させて得られるスチレン系樹脂ACSが結合した非晶質複合樹脂ACを含有する、静電荷像現像用トナー。
  2. 結晶性ポリエステル樹脂CPのカルボン酸成分が、炭素数10以上16以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸系化合物を40モル%以上含有する、請求項1記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 乳化凝集法により得られた、請求項1又は2記載の静電荷現像用トナー。
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