JP2005274614A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 銀塩写真のように画像全面に一様な高光沢をもち、耐熱性、機械強度に優れ、さらにはエネルギー消費量の小さい定着装置による低温定着性をも容易に満たすことが可能な電子写真用透明トナーを用いた画像形成方法及び光沢付与装置を提供することである。
【解決手段】 カラー画像形成工程と、該カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与工程とを含み、前記電子写真用透明トナーが結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが式(1)に示す関係を満たし、かつ、電子写真用トナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする画像形成方法である。
(2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真による写真画像等光沢付与が望まれるカラートナー画像に対し、その表面ないし周辺に透明トナーを転写定着することで良好な光沢を有する画像を得るための画像形成方法、及び前記透明トナーを用いた画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式や静電記録方式等によって、カラー画像を形成するカラー画像形成装置を用い、被記録体表面にカラー画像を形成する、すなわちカラーコピーをとる場合には、以下のような画像形成工程の操作が行われる。
まず、カラー原稿に照明を当て、その反射光像をカラースキャナーにより色分解して読み取り、画像処理装置で所定の画像処理や色補正を施し、得られる複数色の画像信号に基づいて、例えば半導体レーザーなどを変調し、当該半導体レーザーから画像信号に応じて変調されたレーザー光線を出射する。次いでこのレーザー光線を、Se、アモルファスシリコンなどの無機感光体、またはフタロシアニン顔料、ビスアゾ顔料などを電荷発生層として用いた有機感光体表面に、一色ずつ複数回照射することで、複数の静電潜像を形成する。さらに、これら無機または有機感光体表面に形成される複数の静電潜像をその都度、例えばイエロー(Y)、マジェンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の4色のカラートナーで順次現像する。そして、現像されたカラートナー画像うを無機または有機感光体から用紙等の被記録体表面に転写し、熱定着ロール等からなる定着装置で加熱定着することにより、被記録体表面にカラー画像の形成が行われる。
かかるカラー画像は、加熱定着の際にその表面が平滑化されるため、ある程度光沢を有しているのに対し、用紙の表面は、通常、光沢を有しておらず、カラー画像は、用紙表面と異なった光沢度を有することになる。また、カラートナーに用いられる結着樹脂の種類や加熱定着の方式等により、加熱定着する際のトナーの粘度が変化し、カラー画像の光沢度が変化することが知られている。
ところで、カラー画像の光沢度に対する好みは、画像の種類や使用目的等によって異なり、多種多様であるが、人物や風景などの写真原稿の場合には、一般に鮮明な画像を得るという観点から、高光沢な画像が好まれる傾向にある。
カラー画像形成装置において、高光沢な画像を得る技術としては、既に、カラー複写機を用い、トナーの材質や定着条件等を選択することにより、高光沢な画像を得る方法などが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかし、これら文献に記載された技術の場合には、トナーによる画像部の光沢度は高くすることができるものの、非画像部の光沢度を高くすることはできず、被記録体表面の光沢度を均一にすることはできないという問題点を有している。また、カラートナーの凹凸が画像表面に残り、銀塩写真や印刷のように平滑にならないため、滑らかな質感が得られないという問題点も有している。
さらに、カラートナー画像と透明トナー画像とが形成された被記録体を、ベルトタイプの定着装置を用いて加熱溶融し、冷却剥離することで、銀塩写真のような高光沢の画像を形成する装置が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
しかし、この装置の場合には、高濃度部と低濃度部との境界で段差が目立ち、特に高濃度部の中にある低濃度の小スポットは、穴が空いたようにへこんでしまうという問題点を有している。この現象は、透明トナー中の結着樹脂において、カラートナー画像の段差を埋めるのに必要な流動が起こらないことに起因しており、定着装置を通過する被記録体の速度が速い場合に顕著となる。定着装置の温度及び圧力の条件を実用的な範囲で用いる限り、上記文献に記載された技術では、速いプリント速度と高光沢で均一な画像を得ることとを両立することができないという問題点を有していた。
さらに、上記技術において使用される透明トナーを用いた場合には、高温高湿環境下や長期間の保存によって定着された透明トナー層が変形あるいはオフセットしてしまうという耐久性不良の問題がある。
すなわち、画像作製におけるエネルギー消費量の低減を考えると、低温定着性は必須課題となるが、この低温定着性を満たすためにはトナーにおける結着樹脂の分子量を小さくすること、ガラス転移点を下げることが有効な解決策となる。一方、写真のような平滑な表面を持つ画像は、画像表面と裏面と、画像表面同士、画像表面とアルバム材料と、等が重なった状態で、夏の自動車内や倉庫内において保管されたり、船底での輸送などの高温環境下において放置されると、ブロッキング(接着してはがれなくなる、または、はがれても表面傷付く)という問題が生ずる懸念がある。この場合、高温下での耐久性、すなわち耐熱性を改善するには、前記結着樹脂のガラス転移点を上げること、分子量を高めることが有効となる。
さらに、画像を折り曲げたりしたときの丈夫さ、すなわち、機械強度の向上も重要な課題である。機械強度を上げるには、前記結着樹脂の分子量を高めることが有効な解決策となる。
このように、機械強度及び耐熱性の改善方向は、低温定着性の改善方向と相反することになる。特に、銀塩写真のような高い光沢の画像を作る場合、定着温度をより高くする必要があるため、前記3つの要求をすべて満たすことはさらに困難になる。
また、近年、低温定着性に優れ、かつ保存性の良好なトナー用結着樹脂が求められている中、結晶性ポリエステル、あるいは結晶性ポリエステルと非晶性ポリエステルの併用が検討されている(例えば、特許文献5、6参照)。これらの技術は、低温定着性と耐オフセット性や耐ブロッキング性といった耐熱耐久性とを両立する有効な技術と思われるが、これを前記透明トナーに応用した場合、低温定着性と耐久性との両立については向上が認められるものの、結晶性ポリエステル特有の球晶分散構造によって定着画像は白濁し、画像の尖鋭性が損なわれてしまう。さらに長期的には、緩慢な結晶化の進行による脆化と光沢変動が発生してしまうという問題がある。
また、従来の非晶性樹脂を用いた透明トナーは、折り曲げに対する機械的な強度が低く、ひび割れを起こしやすいという問題点も有していた。一方、結晶性樹脂を用いた透明トナーの場合、定着後はしなやかであっても、時間がたち、結晶化が進んでしまうと、結晶界面の影響により、非晶性樹脂以上にひび割れが起こりやすくなってしまう。
写真調のカラートナー画像と透明トナー画像とが形成された画像は、一般にトナー嵩が高く、曲げの機械力が掛かった場合の応力が大きいため、前記のような樹脂をトナーの結着樹脂とした場合、僅かな外力でひび割れが発生してしまう。一様な光沢面に発生したひび割れは大変目立ち、プリントの価値を大きく損なってしまう。
特開平5−142963号公報 特開平3−2765号公報 特開昭63−259575号公報 特開平5−158364号公報 特開2001−222138号公報 特開平11−249339号公報
本発明は、以上の技術課題を解決するためになされたものであって、銀塩写真のように画像全面に一様な高光沢をもち、耐熱性、機械強度に優れ、さらにはエネルギー消費量の小さい定着装置による低温定着性をも容易に満たすことが可能な電子写真用透明トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供するものである。
本発明者等は、被記録体に形成されたカラートナー画像上に特定の性質を有する結着樹脂からなる透明トナー画像を形成することで、エネルギー消費量が小さく、かつ、高速の定着装置を用いても被記録体表面とカラートナー画像との段差をなくすことができ、銀塩写真調の高画質な画像を得ることができ、更に、長期保存時の温湿度の影響によるオフセットやクラック等の画質劣化を抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
<1> 少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成工程と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与工程と、を含む画像形成方法であって、
前記電子写真用透明トナーが結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが下記式(1)に示す関係を満たし、かつ、電子写真用トナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする画像形成方法である。
(2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
<2> 少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成手段と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与手段と、を含む画像形成装置であって、
前記光沢付与手段が、少なくとも前記電子写真用透明トナーからなる透明トナー画像を担持する透明トナー画像担持体と、該透明トナー画像担持体の表面に前記透明トナー画像を形成する透明トナー画像形成手段と、前記透明トナー画像担持体表面に形成された透明トナー画像を、前記被記録体の前記トナー画像が形成された面に転写するとともに、これを加熱及び加圧して被記録体に定着する転写定着手段と、前記被記録体表面に転写定着された前記透明トナー画像及びカラートナー画像を冷却した後、前記被記録体を前記透明トナー画像担持体から剥離する冷却剥離手段と、を備えてなり、
かつ、前記電子写真用透明トナーが結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが前記式(1)に示す関係を満たし、かつ、電子写真用トナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、銀塩写真のように画像全面に一様な高光沢をもち、耐熱性、機械強度に優れ、さらにはエネルギー消費量の小さい定着装置による低温定着性をも容易に満たすことが可能な電子写真用透明トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明の画像形成方法と画像形成装置とは共通する部分が多いため、これらを併せて説明する。
本発明の画像形成方法は、少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成工程と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与工程と、を含む画像形成方法であって、前記電子写真用透明トナーが結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが下記式(1)に示す関係を満たし、かつトナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする。
(2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成手段と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与手段と、を含む画像形成装置であって、前記光沢付与手段が、少なくとも前記電子写真用透明トナーからなる透明トナー画像を担持する透明トナー画像担持体と、該透明トナー画像担持体の表面に前記透明トナー画像を形成する透明トナー画像形成手段と、前記透明トナー画像担持体表面に形成された透明トナー画像を、前記被記録体の前記トナー画像が形成された面に転写するとともに、これを加熱及び加圧して被記録体に定着する転写定着手段と、前記被記録体表面に転写定着された前記透明トナー画像及びカラートナー画像を冷却した後、前記被記録体を前記透明トナー画像担持体から剥離する冷却剥離手段と、を備えてなり、かつ、前記透明トナーとして、上述の透明トナーを用いることを特徴とするものである。
前記のように、カラートナー画像と透明トナー画像とが形成された被記録体を、定着装置を用いて一度に加熱溶融し冷却剥離して高光沢の画像を形成する場合、高濃度部と低濃度部との境界で段差が目立ち、均一な光沢が得られなかった。この原因としては、定着時の電子写真用透明トナーの結着樹脂の流動が起こらないことだけでなく、2色以上色重ねされたカラートナー画像上あるいはその周辺の電子写真用透明トナーの画像形成状態にばらつきがあることが挙げられる。
すなわち、従来の光沢画像形成方法では、第1に透明トナー画像を感光体表面あるいは中間転写体表面に形成し、続けてその表面に各色トナー画像を形成し、その後それらの重なった画像を被記録体に転写し定着するため、最初の透明トナー画像は、転写時にカラー画像が形成された部分の最も下層になる部分と、カラー画像が形成されない最上層の部分とが混在するため、カラー画像が複数層載った下層ほど転写には不利になり、転写されずに残留しやすくなる。そのために、カラートナー画像上に均一に付着していない場合がある。
本発明においては、上記問題を回避するために、2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を形成した後(カラー画像形成工程)、該カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる(光沢付与工程)方法を採るので、段差を有するカラートナー画像の表面に定着後の均一光沢に合わせた所望の透明トナー画像を形成することができる。また、透明トナー画像とカラートナー画像とが画像中で混合する割合も少なく、定着時に透明トナーに充分な熱を付与することができる。
ここで、本発明における電子写真用透明トナーとは、トナー中に着色剤を含まず、少なくとも通常の条件(トナーのり量:0.7mg/cm2程度)でOHPシート上に画像形成され定着された場合、その可視光に対する透過率が90%以上であるトナーをいう。
また、定着時(実質定着温度:120〜130℃程度)に電子写真用透明トナーを充分溶融させ光沢を発現させるには、70〜110℃の範囲において電子写真用透明トナーの溶融粘度が1×103Pa・s程度まで低下する必要がある。このため、本発明では耐オフセット性や耐ブロッキング性を考慮して、電子写真用透明トナーの低温定着化のため結晶性ポリエステル樹脂を用いているが、前述のように、従来は低温定着性と定着画像の機械的強度との両立を達成することができなかった。
本発明者等は、上記混合する結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂の酸化(AV)に着目し、これらが下記式(1)に示す関係を満たすことにより、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂の混和性を適度に向上させ、低温定着性と機械的強度とを両立できることを見出し、この電子写真用透明トナーと前記カラートナー画像形成工程と別個の光沢付与工程とを組合せることで、本発明を完成するに至った。なお、上記透明トナーの作用については後述する。
(2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
(電子写真用透明トナー)
以下、まず本発明における電子写真用透明トナーについて詳細に説明する。
本発明の電子写真用透明トナー(以下、単に「透明トナー」という場合がある)は、少なくとも熱可塑性樹脂及び着色剤を含むカラートナーを用いて、電子写真方式によりカラートナー画像を被記録体表面に形成した後、そのカラートナー画像の表面ないしその周辺に転写定着するための透明トナーである。
本発明における透明トナーの結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有した熱可塑性樹脂であり、さらにその熱可塑性樹脂(透明トナー)の溶融粘度が103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とするである。
上記の溶融粘度条件を満たせば、定着により、透明トナー画像によってカラートナー画像を完全に覆い、平滑で光沢の高い画像表面を得ることができる。
前記103Pa・sとなる温度Tαが70℃未満の場合、耐熱性が悪く、高温で放置するとブロッキング等の問題が生ずる。一方、110℃を超えると、定着により、平滑で光沢の高い画像表面を得ることができない。特に、定着された画像表面においても、高濃度部と低濃度部との境界に段差が残るという問題がある。なお、上記溶融粘度の測定方法については後述する。
本発明における電子写真用透明トナーは、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有していれば特に制限されないが、結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂の乳化物を混合した後、乳化粒子を凝集させて形成したポリエステル系樹脂混合物からなる熱可塑性樹脂凝集合一体を用いることが好ましい。
本発明における透明トナーに含まれる成分は、大きく分けて熱可塑性樹脂凝集合一体とその他の成分になる。以下、熱可塑性樹脂凝集合一体及びその他の成分に分けて説明し、さらにトナーとしての物性及びその製造方法、並びに本発明における透明トナーに必要とされる他の要素について説明する。
本発明における透明トナーの結着樹脂は、ポリエステル樹脂を全結着樹脂成分の70質量%以上含むことが好ましい。上記ポリエステル樹脂の全結着樹脂成分に対する割合としては、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、全てがポリエステル樹脂であることが特に好ましい。ポリエステル樹脂は透明性、熱軟化性、接着性等に優れ、またカラートナーの多くがポリエステル樹脂を結着樹脂としていることから、カラートナー画像の光沢付与に適するからである。
なお、前記ポリエステル樹脂の主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分(第三成分)が50モル%以下であれば、本発明において、この共重合体もポリエステル樹脂と称し、融点調整など、必要に応じて適当な第三成分を共重合させても構わない。上記他成分の共重合割合としては、12.5モル%以下であることが好ましく、2モル%以下であることがより好ましい。
結着樹脂に含まれる結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂としては、それぞれ1種類でもよいが、2種類以上を混合したものを用いてもよい。
−結晶性ポリエステル樹脂−
前記結晶性ポリエステル樹脂は、融点(Tm)が80〜130℃の範囲が好ましく、より好ましくは80〜100℃の範囲であり、さらに好ましくは85〜95℃の範囲である。重量平均分子量は15000〜50000の範囲であることが好ましく、低温定着性、機械強度の観点から、より好ましくは17000〜40000の範囲である。
なお、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時の吸熱ピークのトップの値を融点とした。
また、本発明において、「結晶性ポリエステル樹脂」の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指す。また、前記結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が少量であり、示差走査熱量測定(DSC)において明確な吸熱ピークを有するならば、この共重合体も結晶性ポリエステル樹脂と呼ぶ。一方、本発明における「非晶性ポリエステル樹脂」の「非晶性」とは、DSC測定において上記明確な吸熱ピークを示さないことをいう。
ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものである。以降の説明においては、ポリエステル樹脂において、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を「酸由来構成成分」と、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を「アルコール由来構成成分」と称する場合がある。
樹脂の柔軟性を高めるため、前記結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分は炭素数が2〜14の直鎖脂肪族であることが好ましい。また、前記アルコール由来構成成分となるためのアルコールとしては、脂肪族ジオールが好ましい。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、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、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。定着性と耐熱性の観点から、これらのうち炭素数が6〜12の範囲の直鎖脂肪族系のジオールであることが好ましく、炭素数が9のノナンジオールを用いることがより好ましい。非晶性ポリエステル樹脂との混和性(以下、単に「混和性」という場合がある)、低温定着性の観点から、全アルコール由来構成成分に対して、上記炭素数が6〜12の範囲の直鎖脂肪族系のジオールを85〜98モル%の範囲で含むことが好ましい。
前記酸由来構成成分となるための酸としては、芳香族系、脂肪族系などの種々のジカルボン酸が挙げられる。混和性、機械強度、耐熱性の観点から芳香族系ジカルボン酸が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸、イソフタル酸ジメチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸等が挙げられる。中でもテレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸、イソフタル酸ジメチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸が、低温定着性、機械強度の点で好ましく、混和性を良好に保つという観点からすれば、全酸由来構成成分に対して芳香族成分が90モル%以上の範囲であることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、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、アゼリン酸、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など、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。
また、混和性を高めるため、2〜12.5モル%の範囲で第三成分を共重合することが好ましい。第三成分の比率が2モル%に満たないと、混和性が低下し、混合温度を高める、あるいは、混合時間を長くしなければならず、トナーの製造性が悪化するのに加えて、耐熱性を悪化させることになる。また、第三成分の比率が12.5モル%を超えると、混和性は高まる一方で、結晶性が低下して耐熱性が悪くなる。耐熱性が悪化すると、アルバム等にはさんでの保管や、紙自体を高温の倉庫や車内に放置した状態での保管において、ブロッキング、オフセットなどの問題点を起こす場合がある。
前記第三成分としては、混和性を高める観点から、ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物や水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のジオール成分を用いることが好ましい。さらに、トナー製造性、耐熱性、透明性向上の観点から、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のビスフェノールS誘導体を用いることが特に好ましい。
耐熱性の観点から、全アルコール由来構成成分に対して、アルコール由来の第三成分は2〜15モル%の範囲にあることが好ましく、更に好ましい範囲は3〜8モル%の範囲である。
また、第三成分として、混和性の観点から酸由来構成成分を加えてもよい。酸由来構成成分を二種類以上加えることで結晶性が低下して混和性が高まる。結晶性が低下することによる耐熱性悪化をなくすには、全酸由来構成成分に対するこの第三成分の比率は10モル%以下であるのが好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができる。すなわち、二塩基酸と二価アルコールをエステル化反応もしくはエステル交換反応させることによりオリゴマーを得、次いで真空下で重縮合反応を行って合成することができる。また、例えば特公昭53−37920号公報に記載のように、ポリエステルの解重合法によっても得ることができる。また、二塩基酸としては、ジメチルテレフタレート等のジカルボン酸のアルキルエステルを少なくとも一方に用いてエステル交換反応を行なった後、重縮合反応を行なっても、ジカルボン酸を用いて直接エステル化、次いで重縮合反応を行なってもよい。
例えば、二塩基酸と二価アルコールを、大気圧下180〜200℃で2〜5時間反応させ、水又はアルコールの留出を終了させて、エステル交換反応を完結させる。次いで、反応系内の圧力を133.3Pa以下の高真空にすると共に、200〜230℃に昇温し、この温度にて1〜3時間加熱することにより結晶性ポリエステル樹脂を得ることができる。
−非晶性ポリエステル樹脂−
前記非晶性ポリエステル樹脂としては、ガラス転移点が50〜80℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは55〜65℃の範囲である。重量平均分子量は8000〜30000の範囲であることが好ましく、低温定着性及び機械強度の観点から、重量平均分子量は8000〜16000の範囲であることがより好ましい。そして、低温定着性、混和性の観点から、第三成分を共重合してもよい。
また、前記結晶性ポリエステル樹脂と共通のアルコール由来構成成分あるいは酸由来構成成分を持つことが混和性を高める上で好ましい。特に、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分の主成分が直鎖脂肪族成分で、酸由来構成成分の主成分が芳香族系成分である場合、同じ直鎖脂肪族のアルコール由来構成成分を全ジオールに対して10〜30モル%の範囲で含み、同じ酸由来構成成分の芳香族系成分を全酸由来構成成分に対して90モル%以上含むことで、低温定着性を満たす上に、混和性が高められ、低温で溶融混合でき、耐熱性の良好な混合物を得ることができる。
更に、結晶性ポリエステル樹脂の第三成分としてアルコール由来構成成分である芳香族系成分を含む場合、同じ芳香族系成分を非晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分の主成分として、全アルコール由来構成成分に対してこの芳香族系成分を70〜90モル%の範囲で含むことが、混和性、耐熱性、低温定着性の観点から特に好ましい。
前記非晶性ポリエステル樹脂の製造方法は、前記結晶性ポリエステル樹脂の製造方法と同様、特に制限はなく、前述のような一般的なポリエステル重合法で製造することができる。
前記酸由来構成成分としては、結晶性ポリエステルに関して挙げた種々のジカルボン酸を同様に用いることができる。前記アルコール由来構成成分としては、種々のジオールを用いることができるが、結晶性ポリエステルに関して挙げた脂肪族ジオールに加えて、ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物や水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等を用いることができる。さらに、トナー製造性、耐熱性、透明性向上の観点から、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のビスフェノールS誘導体を用いることが特に好ましい。
上記ビスフェノールSまたはビスフェノールSアルキレンオキサイド付加物に関しては、前記結晶性ポリエステル樹脂では全ジオール由来構成成分に対して2〜15モル%の範囲で含んでいることが好ましい。同様に、前記非晶性ポリエステル樹脂では全ジオール由来構成成分に対して2〜90モル%の範囲で含んでいることが好ましい。
後述するように、本発明における透明トナーは、2種類以上の樹脂の乳化物を混合して作製されることが好ましいが、その際、前記ビスフェノールS由来の構造を持っている樹脂は水への親和性が高く、好ましい形状の乳化粒子を作製するに有利である。また、前記の親水基が非イオン性のため、トナーの環境安定性も高く、帯電性と製造性を両立できる。さらには結晶を分散させる効果が高いので透明性を高める上で有利であり、上記の比率であれば耐熱性を共重合により損ねることがない。但し、ビスフェノールSは結晶性を崩す効果が大きく、結晶性樹脂の場合には融点が顕著に変化するが、非晶性の場合には耐熱性を高める効果をもつ。低温定着性の観点から、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)にあわせて、他の第三成分、例えばビスフェノールA誘導体などを併用するのが好ましい。
−共通モノマー成分−
前記結晶質ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とは、両者の混和性を高めるという観点からすれば、共通のアルコール由来構成成分あるいは酸由来構成成分を備えていることが好ましい。また、結晶質ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂ともに3種以上のモノマーからなり、共通のアルコール由来構成成分と酸由来構成成分を少なくとも1つずつ備えていることが好ましく、さらには、アルコール由来構成成分と酸由来構成成分の種類がすべて共通していることがより好ましい。
上記のように共通の構成成分に由来する構造をもつことで、後述する乳化凝集法において乳化粒子の凝集合一後の混和性が上がる。その結果、乳化粒子合一に要するエネルギーが抑えられ、混合による可塑化を低減せしめて耐熱性が向上すると同時に、結晶成分の分散性が上がることで透明性としなやかさが向上する。
前述のように、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分、酸由来構成成分の好ましい態様としては、低温定着性、耐熱性、混和性、機械強度の観点を考慮すれば、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分は炭素数6〜12の直鎖脂肪族を主成分とし、全アルコール由来構成成分に対して直鎖脂肪族成分が85〜98モル%の範囲であり、前記結晶性ポリエステル樹脂の酸由来構成成分はテレフタル酸またはイソフタル酸またはナフタレンジカルボン酸に由来する芳香族を主成分とし、全酸由来構成成分に対して芳香族成分が90モル%以上の範囲である態様が挙げられる。
このような態様において、低温定着性、耐熱性、混和性などを満たす上で、非晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分、酸由来構成成分の好ましい態様としては、非晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分は、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分の主成分である炭素数が6〜12の直鎖脂肪族と同じ直鎖脂肪族を含み、全アルコール由来構成成分に対して直鎖脂肪族成分が10〜30モル%の範囲であり、前記非晶性ポリエステル樹脂の酸由来構成成分は、結晶性ポリエステル樹脂の酸由来構成成分の主成分であるテレフタル酸またはイソフタル酸またはナフタレンジカルボン酸に由来する芳香族と同じ芳香族を含み、全酸由来構成成分に対して芳香族成分が90モル%以上の範囲である態様が挙げられる。
また、結晶性ポリエステル樹脂の第三成分として、アルコール由来構成成分である芳香族系成分を含む場合の態様において、混和性、耐熱性、低温定着性の観点からすれば、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分は、炭素数6〜12の直鎖脂肪族及び芳香族系ジオール由来成分を含み、全アルコール由来構成成分に対して、直鎖脂肪族成分が85〜98モル%の範囲であり、かつ、芳香族系ジオール由来成分が2〜15モル%の範囲であり、非晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分は、結晶性ポリエステル樹脂のアルコール由来構成成分の主成分と同じ直鎖脂肪族成分及び芳香族系ジオール由来成分を含み、全アルコール由来構成成分に対して、直鎖脂肪族成分が10〜30モル%の範囲であり、かつ、芳香族系ジオール由来成分が70〜90モル%の範囲である態様が好ましい。
−樹脂分子量と酸価との関係−
本発明においては、前記結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが下記式(1)に示す関係を満たすことが必要である。
(2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
上記の分子量と酸価の条件を満たせば、後述する乳化凝集法において、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂ともに、乳化に適した親水性を持ち、粒径がサブミクロンオーダーで粒度の揃った、乳化凝集に好ましい乳化粒子とすることができる。そして、この様態の乳化物を用いると、凝集合一してトナーとした際の透明性が向上し、また、樹脂のしなやかさが増してトナーの機械強度を向上させることができる。
なお、乳化粒子が大きい場合でも凝集合一は可能であるが、そのようにして作製したトナーは結晶成分が大きなサイズで分散するために透明性が悪く、カラー画像をラミネートした際に画像の尖鋭性を損なってしまう。また、結晶成分と非晶成分が分離してしまうと、その界面で剥離が起こりやすくなり、ひび割れやすい脆い樹脂になってしまうので好ましくない。
前記式(1)に関し、結晶性ポリエステル樹脂の場合は、重量平均分子量が16000〜40000の範囲であり、数平均分子量をMn(c)とし、樹脂酸価をAV(c)とすると、これらが下記式(2)に示す関係にあることが好ましい。
(2.80×104/Mn(c))<AV(c)<(2.25×105/Mn(c)) ・・・ 式(2)
また、非晶性ポリエステル樹脂の場合は、重量平均分子量が8000〜26000の範囲であり、数平均分子量Mn(a)とし、樹脂酸価をAV(a)とすると、これらが下記式(3)に示す関係にあることが好ましい。
(5.61×104/Mn(a))<AV(a)<(2.25×105/Mn(a)) ・・・ 式(3)
但し、合成条件や分子量によっては、前記の条件を達成するために樹脂分子鎖末端に多価の酸を付加するなどの樹脂合成後の酸価付与処理が必要となることがある。
そこで、製造性を考慮すると、酸価付与処理の不要な条件が望ましいといえる。酸価処理が不要かつ、好ましい形状の乳化物が得られる条件として、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が16000〜28000であり、非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が8000〜20000であり、各々の樹脂の数平均分子量Mn、樹脂酸価をAVとしたとき、下記式(4)で示される関係にあることがより好ましい。
(8.96×104/Mn)<AV<(1.34×105/Mn) ・・・ 式(4)
これらの条件は、分子鎖末端が酸モノマーとなる条件で樹脂合成することで達成することができる。
なお、本発明における酸価(AV)は、例えば、KOH滴定(中和滴定)より求められる。1molのKOH水溶液を調製し、ポリエステル樹脂の水溶液(懸濁液)を調製し、これに指示薬としてメチルオレンジ等を用いて中和までのKOH滴定量を求める。また、酸価は、該滴定量をKOHの分子量56で除し、等量として表す。
−樹脂混合比−
本発明における透明トナーに用いられる結着樹脂に関し、結晶質ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂との混合比率の好ましい態様としては、耐熱性、機械強度、混和性等を考慮すると、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂との重量比(結晶性ポリエステル樹脂/非晶性ポリエステル樹脂)が35/65〜65/35の範囲であることが好ましく、40/60〜45/55の範囲であることがより好ましい。
−透明トナーの製造方法−
本発明における透明トナーの製造方法としては、特に制限されないが、2種類以上の樹脂乳化物を混合することにより、透明性と耐久性・低温定着性に優れた樹脂熱可塑性樹脂凝集合一体として得ることができる観点から、樹脂熱可塑性樹脂凝集合一体を得ながら透明トナー粒子として造粒できる乳化凝集法が好ましい。
前記乳化凝集法は、少なくとも、前記ポリエステル樹脂を乳化し乳化粒子を形成する乳化工程と、該乳化粒子の凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を熱合一させる合一工程と、を有する。
上記乳化工程における乳化粒子は、溶剤を用いた分散懸濁によっても作製できるが、溶剤を実質的に用いずに水中で乳化粒子を作製するのが好ましい。乳化粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒子径)で、0.01〜1μmの範囲が好ましく、0.03〜0.6μmの範囲がより好ましく、0.03〜0.4μmの範囲がさらに好ましい。
なお、上記平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製:LA−700)を用いて測定した。
なお、乳化工程において、乳化粒子の安定化のため、分散剤を使用することもできる。使用可能な分散剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等を用いることができる。
前記凝集工程においては、得られた乳化粒子を、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点の手前の温度(具体的には1℃から10℃程度)で加熱して凝集し凝集体を形成する。乳化粒子の凝集体の形成は、攪拌下、乳化液のpHを酸性にすることによってなされる。該pHとしては、2〜6の範囲が好ましく、2.5〜5の範囲がより好ましく、2.5〜4の範囲がさらに好ましい。
上記乳化粒子の凝集体の形成の際には、凝集剤を使用するのも有効である。ここで使用可能な凝集剤としては、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いることができる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に好ましい。
前記無機金属塩としては、例えば、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、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
前記合一工程においては、前記凝集工程と同様の攪拌下で、凝集体の懸濁液のpHを3〜9の範囲にすることにより、凝集の進行を止め、前記結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)以上の温度で加熱を行うことにより凝集体を合一させる。このときの加熱温度としては、前記ポリエステル樹脂の融点以上であれば問題無い。また、このときの加熱時間としては、合一が十分になされる程度行えばよく、0.5〜10時間程度行えばよい。このようにして、合一粒子が分散した分散液が得られる。
上記合一工程において得られた合一粒子の分散液は、ろ過などの固液分離工程により合一粒子を分離して、必要に応じて洗浄工程や乾燥工程を経て、透明トナー粒子が製造される。
本発明における透明トナー粒子の体積平均粒径は、3.0〜9.0μmの範囲が好ましく、5.0〜7.0μmの範囲がより好ましい。
以上の乳化凝集法の場合には、前記架橋工程を、凝集工程、前記合一工程あるいは前記合一工程の後に導入してもよい。前記架橋工程を、凝集工程、合一工程あるいは合一工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解または乳化させた液を、粒子分散液(樹脂粒子分散液等)に加える。かかる重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。重合開始剤は乳化工程前にあらかじめポリマーに混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集塊に取り込ませてもよい
−透明トナーに含まれるその他の成分−
本発明における透明トナーは、前記結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を必須構成成分とするが、従来公知の一般的な透明トナーに用いられ得るその他の成分を適宜用いることもできる。該その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機微粒子、有機微粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
前記無機微粒子は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。前記無機微粒子としては、例えば、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、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の微粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ微粒子が好ましく、疎水化処理されたシリカ微粒子が特に好ましい。
前記無機微粒子の平均1次粒子径(数平均粒子径)としては、1〜1000nmの範囲が好ましく、その添加量(外添)としては、透明トナー100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲が好ましい。
前記有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用される。前記有機微粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等の微粒子が挙げられる。
前記帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。前記帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシンや4級アンモニウム塩等が挙げられる。
前記離型剤は、一般に離型性を向上させる目的で使用される。前記離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、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等の鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル、カルボン酸エステル等のエステル系ワックスなどが挙げられる。本発明において、これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの離型剤の添加量としては、透明トナー全量に対して、0.5〜50質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜30質量%の範囲、更に好ましくは5〜15質量%の範囲である。0.5質量%未満であると離型剤添加の効果がなく、50質量%を超えると、帯電性に影響が現れやすくなったり、現像器内部においてトナーが破壊されやすくなり、離型剤のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れるばかりでなく、定着時の画像表面への染み出しが不十分になり易く、画像中に離型剤が在留しやすくなってしまうため、透明性が悪化し好ましくない。
これらの成分は、結晶性ポリエステルと非晶性ポリエステルとの乳化物を混合する際に添加することで、凝集工程によって熱可塑性樹脂凝集合一体に内添することができる。
本発明における透明トナーは、その表面が表面層によって覆われていてもよい。該表面層は、トナー全体の力学特性、溶融粘弾性特性に大きな影響を与えないことが望ましい。例えば、非溶融、或いは高融点の表面層がトナーを厚く覆っていると、結晶性ポリエステル樹脂を用いたことによる低温定着性を十分に発揮し得なくなる場合がある。
従って、表面層の膜厚は薄いことが望ましく、具体的には、0.01〜0.5μmの範囲であることが好ましい。
上記範囲の薄い表面層を形成するためには、結着樹脂、着色剤の他、必要に応じて添加される無機微粒子、その他の材料を含む粒子の表面を化学的に処理する方法が好適に使用される。
表面層を構成する成分としては、シランカップリング剤、イソシアネート類、あるいは、ビニル系モノマー等が挙げられ、また、これらの成分には、極性基が導入されていることが好ましく、化学的に結合することにより、トナーと紙等の被記録体との接着力が増加する。前記極性基としては、分極性の官能基であれば如何なるものでもよく、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、エーテル基、ヒドロキシル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、アミド基、イミド基、エステル基、スルホン基等が挙げられる。
化学的に処理する方法としては、例えば、過酸化物等の強酸化物質、オゾン酸化、プラズマ酸化等により酸化する方法、極性基を含む重合性モノマーをグラフト重合により結合させる方法等が挙げられる。化学的処理により、結晶性樹脂の分子鎖に共有結合で極性基が強固に結合することになる。
本発明においては、トナーの粒子表面に、さらに帯電性の物質を化学的若しくは物理的に付着させてもよい。また、金属、金属酸化物、金属塩、セラミック、樹脂、カーボンブラック等の微粒子を、帯電性、導電性、粉体流動性、潤滑性等を改善する目的で外添してもよい。
−トナーの物性−
本発明における透明トナーは、トナー全体としての溶融粘度が103Pa・sとなる温度Tα(℃)が、70〜110℃の範囲であることが必要である。温度Tαが70℃未満であると、耐熱性が十分でない場合があり、高温で放置するとブロッキング等の問題を生ずることがある。一方、温度Tαが110℃を超えると、定着により平滑で光沢の高い画像表面を得ることが困難となる場合がある。特に、定着された画像表面において、高濃度部と低濃度部との境界に段差が残ってしまう場合がある。
前記Tαは、透明トナーの粘弾性を、回転平板型レオメーター(RDA 2RHIOSシステム Ver.4.3.2,レオメトリックス・サイエンテイフィック・エフ・イー(株)製)を用いて測定することにより求めた。
具体的には、試料をサンプルホルダーにセッティングし、昇温速度1℃/min、周波数1rad/s、歪み20%以下、測定保証値の範囲内の検出トルクの測定条件で、温度変化に対する貯蔵弾性率GN(Pa)、損失弾性率GL(Pa)の変化を得た。そして損失弾性率GLを測定周波数1rad/sで割った値を溶融粘度とし、その値が103Pa・sとなる温度(Tα)を求めた。
なお、透明トナーの溶融粘度は、原料である結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂の物性によるところが大きいが、前記乳化粒子を凝集させる工程において凝集剤の種類・量を適宜選択することによって調節することも可能である。
本発明における透明トナーの体積平均粒子径としては、6.0〜16.0μmの範囲が好ましく、12.0〜16.0μmの範囲がより好ましい。必要に応じて風力分級機等を用いた分級工程を経て粒度分布をシャープにしてもよい。
前記体積平均粒子径は、例えば、コールターカウンター[TA−II]型(ベックマン−コールター社製)を用いて、100μmのアパーチャー径で測定することができる。この時、測定は、測定対象となるトナーを電解質水溶液(アイソトンII、ベックマン−コールター社製)に分散させ、超音波により30秒分散させた後に行う。
(カラートナー)
本発明の画像形成方法は、少なくとも熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のカラートナーを用いて、電子写真方式によりカラートナー画像を被記録体表面に形成した後、そのカラートナー画像の表面ないしその周辺に、前記透明トナーを転写し定着させるものである。
前記カラートナーは、少なくとも熱可塑性樹脂及び着色剤を含む一般的なカラートナーであれば、特に制限はない。熱可塑性樹脂及び着色剤以外の添加成分については、前記透明トナーにおけるその他の成分と同様のものを内添あるいは外添することができる。なお、本発明においてカラートナーはブラックトナーを含む。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限されることはなく、従来公知の樹脂を使用することができる。具体的には例えば、ポリエステル樹脂、スチレン/アクリル共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体等を挙げることができる。
また、前記着色剤としては、特に制限されることはなく、従来公知の着色剤を使用することができる。例えば、イエロー(Y)色の着色剤としてベンジジンイエロー、キノリンイエロー、ハンザイエロー等;マジェンタ(M)色の着色剤としてローダミンB、ローズベンガル、ピグメントレッド等;シアン(C)色の着色剤としてフタロシアニンブルー、アニリンブルー、ピグメントブルー等;ブラック(K)色の着色剤としてカーボンブラック、アニリンブラック、カラー顔料のブレンド等;を挙げることができる。
本発明におけるカラートナーは、前記熱可塑性樹脂中に上記着色剤を分散させてなる体積平均粒子径1〜15μmの透明トナー粒子に、平均粒径が5〜100nm程度の外添剤微粒子、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子、及び/または、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニルジフロリド(PVDF)等の樹脂微粒子を付着させたものである。
前記カラートナーを構成する透明トナー粒子の製造方法としては、特に制限はなく、前記透明トナーの説明で挙げた上記各種湿式製法の他、混練粉砕法でも構わない。勿論、カラートナーが比較的低粘度であることが一般的であることから、前記透明トナーと同様、湿式製法によることが好ましい。
なお、上記カラートナーに含まれる熱可塑性樹脂の溶融粘度が104Pa・sとなる温度をTα’(℃)とした時、前記透明トナーのTαとの関係では、気泡の発生や画像乱れ(粒状性欠損、像つぶれなど)を有効に防止するという観点から、下記式(5)を満たすことが好ましい。
Tα≦Tα’≦Tα+25 ・・・ 式(5)
本発明における透明トナー及び上記カラートナーが転写定着ないし形成される被記録体としては、特に制限は無く、一般的なコピー用紙、普通紙は勿論、OHP用紙の如き樹脂シートでも構わない。その他、本発明の電子写真用透明トナーを用いる電子写真方式画像形成装置により画像形成をすることが可能な、シート状の全ての媒体が、本発明における被記録体の対象となる。
その他、前記本発明における透明トナーに必要とされる要素のうち、透明トナー及びカラートナーを転写定着ないし形成する具体的な工程に関する内容については、後述する光沢付与装置において詳述する。
(現像剤)
以上説明した本発明における透明トナー、カラートナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいはキャリアとトナーとからなる二成分現像剤においてトナーとして、使用することができる。
上記二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、カラートナー、透明トナーの別なく、従来公知のキャリアを用いることができる。例えば芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアを挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが好ましい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
また、キャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して適宜選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
前記二成分現像剤における透明トナー、あるいはカラートナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100〜30:100程度の範囲が好ましく、3:100〜20:100程度の範囲がより好ましい。
<カラートナー画像形成工程、カラートナー画像形成手段>
次に、本発明におけるカラートナー画像形成工程について、該カラートナー画像形成工程を用いる本発明におけるカラートナー画像形成手段により説明する。
本発明におけるカラートナー画像形成手段としては、従来公知の電子写真方式の画像形成装置を用いることができる。被記録体表面にカラートナー画像を形成するという目的を満たす限り、それ自体公知の画像形成装置を使用することができる。
例えば、感光体と、該感光体に対向する帯電装置と、カラー画像を形成するための画像信号を制御するための画像信号形成装置と、該画像信号形成装置からの画像信号により前記感光体を像様に露光して潜像を形成する露光装置と、カラートナーを含む現像剤層により前記感光体表面の潜像を現像してトナー画像を得る現像装置と、感光体表面に形成されたトナー画像を被記録体に転写する転写装置からなることが好ましい。
また、中間転写体を備え、感光体のトナー画像を一旦中間転写体に転写した後、中間転写体から被記録体表面にトナー像を2次転写装置で転写する構成も好ましい。
前記感光体としては、特に制限はなく従来公知のものが問題なく採用され、単層構造のものであってもよいし、多層構造で機能分離型のものであってもよい。また、材質としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体であってもよいし、有機感光体(いわゆるOPC)であってもよい。
前記帯電装置としては、例えば、導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触帯電装置、コロナ放電を利用したコロトロン帯電やスコロトロン帯電などの非接触型の帯電装置等、それ自体公知の手段を使用することができる。
前記露光装置としては、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系からなるレーザーROS、あるいは、LEDヘッドなど、従来公知の露光手段を使用することができる。均一で、解像度の高い露光像を作るという好ましい態様を実現させるためには、レーザーROSまたはLEDヘッドを使うことが好ましい。
前記画像信号形成装置としては、トナー像を被記録体表面の所望の位置に形成し得るような信号を形成できる限り、従来公知のいずれの手段を使うこともできる。
前記現像装置としては、前記感光体表面の潜像に、均一で解像度の高いトナー画像を形成できるといった機能を有する限り、一成分系、二成分系を問わず従来公知の現像装置を使用することができる。粒状性が良好で、滑らかな調子再現ができるという観点から、二成分系の現像装置が好ましい。
前記転写装置としては、例えば、電圧を印加した導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、感光体と被記録体または中間転写体との間に電界を作り、帯電した透明トナー粒子からなるトナー画像を転写する手段、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで被記録体または中間転写体の裏面をコロナ帯電して、帯電した透明トナー粒子からなるトナー画像を転写する手段など、従来公知の手段を使用することができる。
前記中間転写体としては、絶縁性または半導電性のベルト材料、絶縁性または半導電性の表面を持つドラム形状のものを使うことができる。連続した画像形成時において、安定的に転写性を維持し、装置を小型化できるという観点から、半導電性のベルト材料が好ましい。このようなベルト材料としては、カーボンファイバーなどの導電性のフィラーを分散した樹脂材料からなるベルト材料が知られている。この樹脂としては、例えばポリイミド樹脂が好ましい。
前記2次転写装置としては、例えば、電圧を印加した導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、中間転写体と被記録体との間に電界を作り、帯電した透明トナー粒子からなるトナー像を転写する手段、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで中間転写体の裏面をコロナ帯電して、帯電した透明トナー粒子からなるトナー像を転写する手段など、公知の手段を使うことができる。
以上の如き画像形成装置により、被記録体表面にカラートナー画像を形成することができる。
画像形成装置でカラートナー画像が表面に形成された被記録体は、通常、連続的に本発明の光沢付与装置に搬送される。光沢付与装置に搬送する搬送装置としては、それ自体公知の搬送装置を使うことができる。なお、本発明の光沢付与装置は定着装置を兼ねているので、前記カラートナー画像は、未定着のまま光沢付与装置に搬送してもよいし、搬送前に公知の定着装置によって溶融定着してもよい。前記搬送装置の搬送速度は一定であることが好ましいので、例えば、一定の回転数で回る1対のゴムロールの間に前記被記録体を挟んで駆動する装置、あるいは一方がモーター等で一定速度に駆動された一対のロールに、ゴム等でできたベルトを巻いて、このベルトの上に前記被記録体を略水平に載置して定速駆動する装置を使うことができる。未定着のカラートナー画像が形成されている場合は、該カラートナー画像を乱さないようにするという観点から、後者の搬送装置を採用することが好ましい。
<光沢付与工程、光沢付与手段>
次に、本発明の光沢付与工程について、本発明における光沢付与手段と併せて詳細に説明する。
本発明の光沢付与手段は、少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含むカラートナーを用いて、電子写真方式によりカラートナー画像を被記録体表面に形成した後、そのカラートナー画像の表面ないしその周辺に透明トナーを転写し定着させることにより、画像に光沢を付与する光沢付与手段であって、前記透明トナーからなる透明トナー画像を担持する透明トナー画像担持体と、該透明トナー画像担持体の表面に前記透明トナー画像を形成する透明トナー画像形成手段と、前記透明トナー画像担持体表面に形成された透明トナー画像を、前記被記録体表面のカラートナー画像が形成された面に転写するとともに、これを加熱及び加圧して被記録体に定着する転写定着手段と、前記被記録体表面に定着された前記透明トナー画像及びカラートナー画像を冷却した後、前記被記録体を前記透明トナー画像担持体から剥離する冷却剥離手段と、を備えてなり、かつ、前記透明トナーとして、前述の透明トナーを用いることを特徴とするものである。
前記転写定着手段に供される前記被記録体表面のカラートナー画像は、前述のように、予め溶融定着されたものでも、未定着のカラートナー画像であってもよい。転写定着工程後に冷却剥離すると、画像表面部の透明トナー層には透明トナー画像担持体の表面性がそのまま転写されるため、該透明トナー担持体の表面性が良好であれば好ましい画像構造が得られる。
以下、本発明における光沢付与手段の構成について具体的に説明する。
図1は、前述のカラートナー画像形成手段と、これと組み合わせて使用される本発明の光沢付与手段の一例とを含む本発明の画像形成装置全体の概略構成図である。図1に示される画像形成装置は、大きく、カラートナー画像を形成するためのカラートナー画像形成装置(カラートナー画像形成手段、符号2〜16)と、前記透明トナーを転写定着するための光沢付与装置(光沢付与手段、符号20〜33)とに分けられ、両者が搬送装置19により連結されている。
カラートナー画像形成装置では、まず、読み取り対象である原稿1に、照明2により光を照射し、反射した光をカラースキャナ3により読み取る。読み取られた信号は、画像処理装置(画像信号形成装置)4に送られ、イエローY、マジェンタM、シアンC及びブラックKの各色に色分解されて、露光を制御する画像信号が、露光装置である光学系(ROS)6に送られる。
光学系(ROS)6では、各色成分ごとにレーザーダイオード5が発光し、有機感光体(感光体)8表面に、各色成分ごとの像様の光Xが照射される。一方、有機感光体8は、矢印A方向に回転しながら、まず、表面が帯電器(帯電装置)7により一様に帯電されたのち、既述の光学系(ROS)6による露光が行われ、現像器9〜11による現像に供される。
例えば、イエローY色を例にとると、画像処理装置4によりイエローY色成分に色分解された光が、光学系(ROS)6により有機感光体8表面に照射される。有機感光体8表面は予め帯電器7により一様に帯電しており、光の照射を受けた部位が逆極に帯電して、潜像を形成する。そして、イエロー現像器9により、イエローY色のカラートナーで有機感光体8表面の潜像が現像される。さらに、有機感光体8が矢印A方向に回転して、中間転写ベルト(中間転写体)13表面に、転写コロトロン14の静電引力により転写される。転写後の有機感光体8は、矢印A方向への更なる回転により表面が帯電器7により一様に帯電され、次色の画像形成に備える。
イエローY色に引き続き、マジェンタM、シアンC及びブラックKの各色についても同様の操作が行われ、マジェンタ現像器10、シアン現像器11及びブラック現像器12により順次潜像が現像され、中間転写ベルト13に積層される。中間転写ベルト13は、各色の転写時には、有機感光体8の回転に連れて矢印B方向に回転し、転写が終了すると逆方向に回転して元の位置に戻って、次の色が転写される時には、その前に転写されたカラートナー画像の上に積層される。そして、全4色が積層されると、矢印B方向にそのまま回転し、転写ロール(2次転写装置)15,16に挟まれたニップ部に送られる。該ニップ部には、画像を形成しようとする被記録体である用紙17が、矢印C方向に、中間転写ベルト13と面で接触した状態で挿通され.転写ロール15,16の静電的な作用により、用紙17表面に、積層されたカラートナー画像が転写される。
カラートナー画像が転写された用紙17は、搬送装置19により、光沢付与装置に搬送される。
光沢付与装置は、複数のロール30,32,33に張架された無端ベルト状の透明トナー画像担持体20と、該透明トナー画像担持体20表面に所望の透明トナー画像を形成する透明トナー画像形成手段21と、表面に透明トナー画像が形成された透明トナー画像担持体20及びカラートナー画像が形成された被記録体17を重ね合わせた状態で挟持し、透明トナー画像をカラートナー画像が形成された面に転写すると共に加熱及び加圧するための転写定着手段22と、該転写定着手段22によって、カラートナー画像の表面ないしその周辺に透明トナー画像が被覆された状態で転写定着された被記録体17を冷却する冷却剥離用ヒートシンク(冷却剥離手段)23と、を備える。
透明トナー画像担持体20としては、例えば、ポリイミド等のポリマーフィルムによって無端ベルト状に形成した定着ベルトからなるものが用いられる。また、この透明トナー画像担持体20は、安定して一定量の透明トナー画像を形成するために、導電性カーボン粒子や導電性ポリマー等の導電性の添加剤を分散するなどにより、抵抗値が所定の値に調整されていることが好ましい。透明トナー画像担持体20の形状としては、無端状に限らず、例えばウェブ状のものとして、適宜送り出し、逆側では巻き取るような構成など、ウェブ状、シート状等各種形状であってもよいが、本例のように無端ベルト状のものを使用することが好ましい。
透明トナー画像担持体20の表面には、剥離性の観点から、シリコーン樹脂、及び/またはフッ素系樹脂によって被覆されていることが好ましい。また、上記透明トナー画像担持体20は、平滑性の観点から、75度光沢度計で測定したときの表面の光沢度が60以上であることが好ましい。
透明トナー画像形成手段21は、既述の透明トナーによる透明トナー画像を、透明トナー画像担持体20表面に形成するものである。この目的を満たす限り、それ自体公知の現像装置などを転用して使用することができる。この透明トナー画像形成手段21としては、例えば、透明トナー画像担持体20の裏面に、接地またはバイアス電圧を印加したロール等の対向電極部材が接触した状態で配置された位置で、一成分現像装置や二成分現像装置を対向電極部材に対向させ、この一成分現像装置や二成分現像装置によって、透明トナー画像を透明トナー画像担持体表面に直接現像する装置であっても構わない。この場合、透明トナーを直接現像する装置の位置における前記透明トナー画像担持体20の温度としては、60℃以下とすることが好ましい。
透明トナー画像形成手段21としては、図1に示すように、感光体ドラム24と、該感光体ドラム24表面を一様に帯電する帯電装置25と、感光体ドラム24表面を露光して潜像を形成するROSやLEDアレイ等からなる露光装置26と、被記録体17表面における透明トナー画像を形成する領域や透明トナー画像の量を制御するための透明トナー画像信号形成装置27と、感光体ドラム24に対向し、透明トナーを含む現像剤層により感光体ドラム24表面の潜像を現像して透明トナー画像を得る透明トナー画像現像装置28と、感光体ドラム24表面の透明トナー画像を透明トナー画像担持体20の表面に転写する転写装置29と、からなるものである。
感光体ドラム24としては、特に制限はなく従来公知のものが問題なく採用でき、単層構造のものであってもよいし、多層構造で機能分離型のものであってもよい。また、感光体ドラム24の材質としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体であってもよいし、有機感光体(いわゆるOPC)であってもよい。
帯電装置25としては、例えば、導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触帯電装置、コロナ放電を利用したコロトロン帯電やスコロトロン帯電などの非接触型の帯電装置等、それ自体公知の手段を使用することができる。
露光装置26としては、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系からなるレーザーROS、LEDヘッド、あるいは、ハロゲンランプなどの公知の露光手段を使用することができる。露光像の領域、即ち透明トナー画像を形成する被記録体表面の位置を所望に応じて変化させるという好ましい態様を実現させるためには、レーザーROSまたはLEDヘッドを使用することが好ましい。
透明トナー画像信号形成装置27としては、透明トナー画像を被記録体17表面の所望の位置に形成し得るような信号を形成できる限り、従来公知のいずれの手段を使うこともできる。なお、上記透明トナー画像信号形成装置27としては、既述のトナー画像形成装置における画像処理装置4から出力される画像データに基づいて、透明トナー画像の形成信号を形成するものであってもよい。
透明トナー画像現像装置28としては、感光体ドラム24表面に均一な透明トナー画像を形成できるといった機能を有する限り、一成分系、二成分系を問わず従来公知の現像装置を使用することができる。
転写装置29としては、例えば、電圧を印加した導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、感光体ドラム24と透明トナー画像担持体20との間に電界を作り、荷電された透明トナーを転写する手段や、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで透明トナー画像担持体20の裏面をコロナ帯電して、荷電された透明トナーを転写する手段など、従来公知の手段を使用することができる。
透明トナー画像を形成する領域は、例えば、被記録体17表面におけるカラートナー画像全体を覆う画像領域の全域とすることができる。ただし、本発明においては、これに限定されるものではなく、例えば、被記録体17表面全面であっても構わないし、カラートナー画像のうち、例えば写真画像等特に高光沢が臨まれる領域のみを選択しても構わない。また、カラートナー画像のトナーによる凹凸を抑制するために、カラートナー画像のトナー高さに応じて、その高さを均すように透明トナー画像のトナー高さを変えたり、カラートナー画像が形成されていない領域にのみ透明トナー画像を形成することとしたり等、カラートナー画像の表面にはほとんどあるいは全く透明トナー画像を形成しない態様でも構わない。さらに、カラートナー画像を形成するよりも前に、透明トナー画像を形成する態様でも構わない。本発明に規定する「カラートナー画像の表面ないしその周辺」との表現には、これらの態様全てを含むものとする。
本発明において上記透明トナー画像を形成する領域としては、定着後に均一な光沢を得るという観点から、被記録体17の表面全体であることが好ましく、この場合に特にカラートナー画像部分に関しては、トナー高さに応じてその高さを均するように透明トナー画像のトナー高さを変えることが好ましい。
上記透明トナー画像が形成された透明トナー画像担持体20と前記カラートナー画像が形成された被記録体17とを重ね合わせて挟持し、透明トナー画像を転写すると共に加熱及び加圧するための転写定着手段22としては、従来公知のものを使用することができる。この転写定着手段22は、図1に示すように、矢印C,C’方向に一定速度で駆動される一対のロール(加熱ロール30及び加圧ロール31)の間に、透明トナー画像が形成された透明トナー画像担持体20と、前記カラー画像が形成された被記録体17とを挟持して搬送し、加熱加圧するものである。ここで、一対のロール30,31は、その一方または両方ともに、例えば、中心に熱源(不図示)を備える等の方法で、その表面が透明トナーの溶融する温度に加熱されており、かつ一対のロール30,31は、透明トナー画像担持体20を介して圧接されている。この一対のロール30,31のうち、一方または両方が、好ましくはその表面にシリコーンゴムまたはフッ素ゴム層が設けられ、加熱加圧されるニップ領域の長さが1〜8mm程度の範囲にあることが望ましい。
図1に示すように、無端ベルト状の透明トナー画像担持体20は、加熱ロール30を含む複数のロール30,32,33により回動可能に支持されており、前記加熱ロール30に透明トナー画像担持体30を介して加圧ロール31が圧接されている。
加熱ロール30及び加圧ロール31としては、例えばアルミニウムからなる金属製コアの表面に、シリコーンゴムからなる弾性体層(厚さ2mm)を被覆し、所定の外径(40mmφ)に形成したものが用いられる。この加熱ロール30及び加圧ロール31の内部には、加熱源として300〜350Wの図示しないハロゲンランプが配設されており、当該加熱ロール30の表面温度が所定の温度となるように内部から加熱される。
そして、加熱ロール30と加圧ロール31とは、透明トナー画像担持体20を介して圧接しており、図示しない加圧手段により所定の荷重がかかり、圧接部(ニップ部)の幅が8mmとなるように構成されている。さらに、透明トナー画像担持体20は、加熱ロール30、剥離ロール32及び従動ロール33に張架されており、図示しない駆動源によって矢印C方向に回転駆動される加熱ロール30により、所定の移動速度(30mm/sec程度)で矢印D方向に回転駆動される。透明トナー画像担持体20としては、例えば厚さ80mの熱硬化型ポリイミド製の無端状フィルムの外周面側に、厚さ30μmのシリコーンゴム層を被覆したものが用いられる。
また、上記透明トナー画像担持体20の内面側には、加熱ロール30と剥離ロール32との間に、当該透明トナー画像担持体20を強制的に冷却して剥離する冷却剥離装置としての冷却剥離用ヒートシンク23が配設されており、この冷却剥離用ヒートシンク23によってトナー及び被記録体17の冷却及び剥離を行うように構成されている。なお、ヒートシンクに代えてヒートパイプを用いても構わない。また、図1に示すように剥離位置に位置するロール(剥離ロール32)に曲率の小さなロールを採用して、被記録体自身の腰により剥離させており、本発明において好ましい態様である。なお、透明トナー画像担持体20と被記録体17とを剥離させようとする部位に、剥離爪を配置することも好ましい態様である。
次に、カラートナー画像が形成された被記録体17が搬送装置19により搬送され、以上のような構成の光沢付与装置に導入されて、画像光沢が付与される工程(光沢付与工程)について説明する。
まず、前記のように、表面にカラートナー画像が形成(転写)された被記録体17が、加熱ロール30と、これに透明トナー画像担持体20を介して圧接する加圧ロール31との圧接部(ニップ部)に、カラートナー画像が加熱ロール30側に面するようにして導入される。
図2に、加熱ロール30と加圧ロール31との圧接部を通過するときの、透明トナー画像担持体20及び被記録体17の間の状態を模式的に示す。図2において、34は透明トナー画像担持体20に担持されてきた透明トナー画像、35は被記録体17に形成されていたカラートナー画像であり、一対のロール30,31は省略されている。図2に示されるように、カラートナー画像35が被記録体17表面に加熱溶融されると同時に、透明トナー画像担持体20表面に形成されていた透明トナー画像34が、カラートナー画像35の表面ないしその周辺に転写され加熱溶融されて融着し、全体を被覆した状態となる。
その後、加熱ロール30と加圧ロール31との圧接部において、カラートナー画像35及び透明トナー画像34が実質的に120〜130℃程度の温度に加熱、溶融され、被記録体17に定着される。そして、透明トナー画像34及びカラートナー画像35が定着された被記録体17は、その表面の透明トナー画像34が透明トナー画像担持体20の表面に密着したまま状態で、該透明トナー画像担持体20と共に矢印D方向に搬送される。その間、透明トナー画像担持体20は、冷却用のヒートシンク23によって強制的に冷却され、透明トナー画像34及びカラートナー画像35が冷却して固化した後、剥離ロール32によって被記録体17自身の腰(剛性)によって剥離される。
なお、剥離工程が終了した後の透明トナー画像担持体20の表面は、必要に応じて、図示しないクリーナによって残留トナー等が除去され、次の転写定着工程に備えるようになっている。
以上、本発明の画像形成方法、画像形成装置について、好ましい例を挙げて説明したが、本発明は、上記例に限定されるものではなく、本発明の構成を具備する限り、従来公知の知見から、あるいは、本発明のために新たに発見ないし発明した技術により、本発明の構成を置き換えることができる。
以下に、実施例により本発明をより具体的に説明する。
まず、下記実施例及び比較例で用いた透明トナー及びそれを用いた現像剤について説明する。
<電子写真用透明トナーの作製>
本実施例においては、透明トナーを結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂の樹脂乳化物を混合し、樹脂凝集合一体を形成し透明トナー粒子とする乳化凝集法により作製した。なお、以下において、TPAはテレフタル酸、NDはノナンジオール、BPSはビスフェノールS、BPAはビスフェノールA、TPA−diMetはテレフタル酸ジメチルを各々表す。
(結晶性ポリエステル樹脂の作製)
−結晶性ポリエステル樹脂A(TAP/ND/BPS=100/95/5(モル比))−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール152質量部と、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物16.9質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて250℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂Aとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(溶剤:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は23000であり、数平均分子量(Mn)は12000であった。また、結晶性ポリエステル樹脂Aの融点(Tm)を、前述の測定方法により、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は92℃であった。さらに、樹脂酸価を前述の測定方法により測定したところ、9.4mgKOH/gであった。
−結晶性ポリエステル樹脂B(TPA/ND/BPA=100/95/5)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール152質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物15.8質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて250℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂Bとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量(Mw)は22000であり、数平均分子量(Mn)は10900であった。また、結晶性ポリエステル樹脂Bの融点(Tm)を、前述の測定方法により、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は94℃であった。また、樹脂酸価を測定したところ、10.3mgKOH/gであった。
−結晶性ポリエステル樹脂C(TPA−diMet/ND/BPS=100/95/5)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸ジメチル194質量部と、1,9−ノナンジオール152質量部と、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物16.9質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で4時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂Cとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を測定したところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂Cの重量平均分子量(Mw)は22000であり、数平均分子量(Mn)は1000であった。また、結晶性ポリエステル樹脂Cの融点(Tm)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は90℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、0.1mgKOH/gであった。
−結晶性ポリエステル樹脂D(TPA−diMet/ND=100/100)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸ジメチル194質量部と、1,9−ノナンジオール152質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物15.8質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で4時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂Dとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂Dの重量平均分子量(Mw)は24000であり、数平均分子量(Mn)は13000であった。また、結晶性ポリエステル樹脂Dの融点(Tm)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は95℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、0.2mgKOH/gであった。
−結晶性ポリエステル樹脂E(TPA/ND=100/100)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール160質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPa加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて250℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂Eとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂Eの重量平均分子量(Mw)は43000であり、数平均分子量(Mn)は22000であった。また、結晶性ポリエステル樹脂Eの融点(Tm)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は96℃であった。また、樹脂酸価を測定したところ、8.6mgKOH/gであった。
作製した結晶性ポリエステルA〜Eの特性を表1にまとめて示す。
Figure 2005274614
(非晶性ポリエステル樹脂の作製)
−非晶性ポリエステル樹脂F(TPA/ND/BPA/BPS=100/25/70/5)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール40質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物221質量部と、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物17質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて260℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Fとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)したところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Fの重量平均分子量(Mw)は14200であり、数平均分子量(Mn)は6320であった。また、非晶性ポリエステル樹脂Fのガラス転移点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は55℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、17.8mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂G(TPA/ND/BPS=100/25/75)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール40質量部と、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物254質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて260℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Gとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Gの重量平均分子量(Mw)は13000であり、数平均分子量(Mn)は6000であった。また、非晶性ポリエステル樹脂Gのガラス転移点融点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され、該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は90℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、18.7mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂H(TPA/ND/BPA=100/25/75)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、1,9−ノナンジオール40質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物237質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて260℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Gとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Hの重量平均分子量(Mw)は13000であり、数平均分子量(Mn)は6000であった。また、非晶性ポリエステル樹脂Hのガラス転移点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は58℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、18.7mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂I(TPA/BPS=100/100)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物338質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて260℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Iとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Iの重量平均分子量(Mw)は12000であり、数平均分子量(Mn)は5600であった。また、非晶性ポリエステル樹脂Iのガラス転移点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は98℃であった。また、樹脂酸価を測定したところ、20.0mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂J(TPA/BPA=100/100)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸166質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物316質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、230℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて260℃まで徐々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Jとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Jの重量平均分子量(Mw)は13000であり、数平均分子量(Mn)は6000であった。また、非晶性ポリエステルJのガラス転移点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は82℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、19.3mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂K(TPA−diMet/ND/BPA=100/25/75)−
加熱乾燥した3口フラスコに、テレフタル酸ジメチル194質量部と、1,9−ノナンジオール40質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物237質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で4時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を非晶性ポリエステル樹脂Kとした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた非晶性ポリエステル樹脂Kの重量平均分子量(Mw)は13000であり、数平均分子量(Mn)は6000であった。また、非晶性ポリエステル樹脂Kのガラス転移点(Tg)を、前述の測定方法により示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱変化が確認され該階段状の吸熱変化量の中間点をとったガラス転移点(Tg)は65℃であった。さらに、樹脂酸価を測定したところ、0.4mgKOH/gであった。
作製した非晶性ポリエステルF〜Kの特性を表2にまとめて示す。
Figure 2005274614
(結晶性ポリエステル樹脂乳化物の作製)
−乳化物A−
以下の樹脂乳化物の作製(混合)には、M.TECHNIQUE社製のCLEARMIXを用いた。
密閉容器内に結晶性ポリエステル樹脂10質量部と蒸留水90質量部と入れ、界面活性剤NeogenRKを樹脂に対して2質量%添加し、さらにアンモニア水でpHを8.0に調整した。これを130℃の下、回転数18000rpmでせん断し乳化を行った。1時間毎に乳化物の粒度を確認し、初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2質量%)で、体積平均粒径が0.5μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Aとした。
−乳化物B−
結晶性ポリエステルBについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2質量%)では、ミクロンサイズの粒子が残っていた。そこで、界面活性剤をさらに2質量%添加し、繰り返し乳化を行ったところ、体積平均粒径が0.6μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Bとした。
−乳化物C−
結晶性ポリエステル樹脂Cについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2質量%)では、溶融した樹脂が容器壁面に付着し、乳化粒子は見られなかった。そこで、界面活性剤をさらに8質量%添加し、繰り返し乳化を行ったところ、粒度範囲がサブミクロンから数十ミクロンに及ぶ分散液が得られた。この液を静置沈降し、粗大粉を除去した。さらに、同様の工程を繰り返して乳化粒子を増やした後、分散液を煮詰めて樹脂濃度を12%とした。これを乳化物Cとした。
−乳化物D−
結晶性ポリエステル樹脂Dについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)では、溶融した樹脂が容器壁面に付着し、乳化粒子は見られなかった。そこで、界面活性剤をさらに8質量%添加し、繰り返し乳化を行ったところ、粒度範囲がサブミクロンから数十ミクロンに及ぶ分散液が得られた。この液を静置沈降し、粗大粉を除去した。さらに、同様の工程を繰り返して乳化粒子を増やした後、分散液を煮詰めて樹脂濃度を12%とした。これを乳化物Dとした。
−乳化物E−
結晶性ポリエステル樹脂Eについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)では、ミクロンサイズの粒子が残っていた。そこで、界面活性剤をさらに2質量%添加し、繰り返し乳化を行ったところ、体積平均粒径が0.5μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Eとした。
(非晶性ポリエステル樹脂乳化物の作製)
−乳化物F−
非晶性ポリエステル樹脂Fについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)で、体積平均粒径が0.5μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Fとした。
−乳化物G−
非晶性ポリエステル樹脂Gについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)で、体積平均粒径が0.4μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Gとした。
−乳化物H−
非晶性ポリエステル樹脂Hについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)で、体積平均粒径が0.6μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Hとした。
−乳化物I−
非晶性ポリエステル樹脂Iについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)で、体積平均粒径が0.4μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Iとした。
−乳化物J−
非晶性ポリエステル樹脂Jについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)で、体積平均粒径が0.5μmの均一な乳化物が得られた。これを乳化物Jとした。
−乳化物K−
非晶性ポリエステル樹脂Kについて、前記乳化物Aの作製と同様の条件で乳化した。初回の乳化工程(温度:130℃、回転数:18000rpm、界面活性剤:2重量%)では、溶融した樹脂が容器壁面に付着し、乳化粒子は見られなかった。そこで、界面活性剤をさらに8質量%添加し、繰り返し乳化を行ったところ、粒度範囲がサブミクロンから数十ミクロンに及ぶ分散液が得られた。この液を静置沈降し、粗大粉を除去した。さらに、同様の工程を繰り返して乳化粒子を増やした後、分散液を煮詰めて樹脂濃度を12%とした。これを乳化物Kとした。
(透明トナー粒子の作製)
−透明トナー粒子A−
乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)とを混合し、加熱して固形成分濃度を12%とした後、放置冷却した。常温になったところで0.2M(モル/L)の硝酸をを加え、pH3.0とした。その後塩化カルシウム1質量部を加え、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)により20℃、7000rpmにて15分間攪拌して乳化物混合液を得た。
上記乳化物混合液を、攪拌下、徐々に室温から昇温し、所望の粒度(体積平均粒径d50:8.0μm)に凝集したところで温度を1時間保持した。その後、0.1Mの水酸化ナトリウム水溶液を添加しpHを8とした。その後、96℃まで加熱した後、凝集体が合一するまで温度を保持し、合一粒子となったところで冷却した。得られた分散液をろ過した後、ろ紙上の粒子を水洗し、さらに0.2Mの硝酸を用いてpHを4.0とした液中で、攪拌機により回転数200rpmで1時間攪拌した。その後、粒子を再びろ過により回収し、十分に水洗し、減圧、凍結乾燥を行い、透明トナー粒子Aを得た。
透明トナー粒子Aの体積平均粒径は、8.3μmであった。なお、トナー粒子の体積平均粒径はコールターカウンタ(ベックマン−コールター社製)を用いて測定した。
−透明トナー粒子B−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物G50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Bを作製した。
透明トナー粒子Bの体積平均粒径は、7.7μmであった。
−透明トナー粒子C−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物H50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Cを作製した。
透明トナー粒子Cの体積平均粒径は、7.0μmであった。
−透明トナー粒子D−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物B50質量部(固形成分)と乳化物H50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Dを作製した。
透明トナー粒子Dの体積平均粒径は、9.0μmであった。
−透明トナー粒子E−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物E50質量部(固形成分)と乳化物J50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Eを作製した。
透明トナー粒子Eの体積平均粒径は、5.5μmであった。
−透明トナー粒子F−
透明トナー粒子Aの作製において、塩化カルシウム1質量部の代わりにポリ塩化アルミニウム(PAC)5×10-3質量部を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Fを作製した。
透明トナー粒子Fの体積平均粒径は、6.4μmであった。
−透明トナー粒子G−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物C50質量部(固形成分)と乳化物H50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Gを作製した。
透明トナー粒子Gの体積平均粒径は、5.0μmであった。
−透明トナー粒子H−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物K50質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Hを作製した。
透明トナー粒子Hの体積平均粒径は、7.1μmであった。
−透明トナー粒子I−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物E100質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Iを作製した。
透明トナー粒子Iの体積平均粒径は、9.5μmであった。
−透明トナー粒子J−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物F100質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Jを作製した。
透明トナー粒子Jの体積平均粒径は、6.3μmであった。
−透明トナー粒子K−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物G100質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Kを作製した。
透明トナー粒子Kの体積平均粒径は、5.9μmであった。
−透明トナー粒子L−
透明トナー粒子Aの作製において、乳化物A50質量部(固形成分)と乳化物F50質量部(固形成分)の代わりに、乳化物I 100質量部(固形成分)を用いた以外は透明トナー粒子Aの作製と同様にして透明トナー粒子Lを作製した。
透明トナー粒子Lの体積平均粒径は、7.0μmであった。
(透明トナー製造性及び透明トナー物性評価)
−乳化性−
前記乳化物A〜L作製時において、ポリエステル樹脂を乳化させた際に要した界面活性剤量から、以下の評価基準で乳化性の評価を行った。この乳化性の評価は、製造性を評価する指標となり得る。
○:界面活性剤2%(初期添加量)で乳化
△:界面活性剤4〜10%で乳化
×:界面活性剤10%で乳化せず、粗大粉を除去して乳化液の代用とした
−粘弾性特性−
前記透明トナー粒子A〜Lについて、前述の方法により粘弾性測定を行い、溶融粘度が103Pa・sとなる温度Tαにより、以下の基準により粘弾性特性を判断した。
○:Tαが70℃以上100℃未満の場合
△:Tαが100℃以上110℃以下の場合
×:Tαが70℃未満の場合あるいは110℃を超える場合
以上の結果を表3にまとめて示す。
<透明トナー現像剤>
前記透明トナー粒子A〜Lの各々100質量部に、下記の2種類の無機微粒子A及びBを高速混合機で付着させて、透明トナーA〜Lを得た。
・無機微粒子A:SiO2(シランカップリング剤で表面を疎水化処理、体積平均粒径:0.05μm、添加量:1.0質量部)
・無機微粒子B:TiO2(シランカップリング剤で表面を疎水化処理、体積平均粒径:0.02μm、屈折率:2.5、添加量:1.0質量部)
さらに、上記得られた透明トナーA〜Lの各々8質量部と、Acolor635(富士ゼロクス(株)製)用のブラック現像剤と同じキャリア100質量部とを混合して、透明トナー現像剤A〜Lを作製した。
<実施例1>
(カラートナー現像剤)
下記カラートナー画像形成に用いたカラートナー現像剤は以下のようにして作製した。
−カラートナー−
結着樹脂として、テレフタル酸/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/シクロヘキサンジメタノールから得た線状ポリエステル(各成分のモル比:5/4/1、Tg:62℃、Mn:4500、Mw:10000)を用い、これの100質量部に対して、イエロートナーの場合、着色剤としてベンジジンイエロー5質量部、マジェンタトナーの場合、着色剤としてピグメントレッド4質量部、シアントナーの場合、着色剤としてフタロシアニンブルー4質量部、ブラックトナーの場合、着色剤としてカーボンブラック5質量部、をそれぞれ混合してバンバリーミキサーを使って加熱溶融混合し、これをジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級することで、体積平均粒径(d50)が7μmのトナー粒子を作製した。
この各々のトナー粒子100質量部に、前記透明トナーの場合と同様にして無機微粒子A及びBを高速混合機で付着させた。なお、これらのトナー粒子のTα’を前記透明トナーの場合と同様にして測定したところ、Tα’は105℃であった。
−カラートナー現像剤−
Acolor635(富士ゼロクス(株)製)用のブラック現像剤と同じキャリア100質量部とこれらのトナー8質量部とを各々混合して、各色のカラートナー現像剤を作製した。
(カラートナー画像形成装置(カラートナー画像形成手段))
カラートナー画像形成装置としては、前述図1に示した構成の画像形成装置を用いた。定着過程を除く画像形成プロセスの速度を160mm/sとし、ソリッド画像部分でのカラートナーの現像量が各色とも0.7mg/cm2となるように、トナーとキャリアとの質量比率、感光体帯電電位、露光量、現像バイアスを調整した。
(光沢付与装置(光沢付与手段))
光沢付与装置としては、前述図1に示した構成の光沢付与装置を用いた。なお、透明トナー画像担持体20のベルト基材としては、導電性カーボンが分散された厚さ80μmのポリイミドフイルムに、シリコーンゴム(KE4895、信越化学工業(株)製)を厚さ50μmとして塗布したものを用いた。また、2つの加熱ロール30、加圧ロール31は、アルミニウム製の心材の表面に厚さ2mmのシリコーンゴム層を設けたものを用い、それらの中央に熱源としてハロゲンランプを配している。加熱ロール30、加圧ロール31の表面の温度は、双方ともに100℃から170℃の間で変化させた。
この光沢付与装置の透明トナー現像装置28に透明トナー現像剤Aを充填した。定着速度(用紙搬送速度)を30mm/秒とし定着温度を90℃から160℃まで10℃おきに変えて各々定着を行い、剥離位置での用紙表面の温度は70℃となるようにした。
以上の装置構成、現像剤により、前記画像形成装置においてポートレート写真画像(カラートナー画像)を出力し、前記光沢付与装置においてこの写真画像の表面に透明トナーAを単位面積あたりのトナー量が0.6mg/cm2となるよう現像し、次いで転写定着を行い、光沢が付与された画像記録体を得た。
(画像評価)
得られた画像記録体について、機械強度、耐熱性、光沢性、平滑性、固化強度及び総合画質の評価を以下のように行った。
−機械強度−
得られた画像記録体(定着温度:120℃)を半径の異なる金属ロールに巻きつけ、ひび割れを発生しない最小半径を調べ、以下の判断基準により評価した。
○:最小半径が10mm未満の場合
△:最小半径が10mm以上30mm未満の場合
×:最小半径が30mm以上の場合
−耐熱性−
得られた画像記録体(定着温度:120℃)2枚について、画像が形成された側の表面と表面とを接触させ重ね、2.9×10-3MPaの加重を付加した状態で、一定温度に保たれた恒温層に入れ、3日間経過した後に、約22℃の室温に戻して剥離した。温度を変化させながらこの試験を繰り返し、画像表面が破壊した温度により以下の判断基準により評価した。
○:破壊した温度が55℃以上の場合
△:破壊した温度が45℃以上55℃未満の場合
×:破壊した温度が45℃未満の場合
−光沢性−
得られた画像記録体の画像における白紙部の光沢度を75度光沢度計(村上色彩技術研究所(株)製)で測定した。光沢度が90%以上となった定着温度から以下の判断基準により評価した。
○:定着温度が110℃未満の場合
△:定着温度が110℃以上130℃未満の場合
×:定着温度が130℃以上の場合
−平滑性−
得られた画像記録体の平滑性を目視で確認した。画像表面に気泡が認識できななった定着温度範囲から以下の判断基準により評価した。
○:定着温度範囲が30℃以上の場合
△:定着温度範囲が10℃以上30℃未満の場合
×:定着温度範囲が10℃以上の場合
−固化速度−
固化の速さは以下のように評価した。
○:光沢付与装置から出力された画像が完全に固化していて、手で触っても指紋等がつかない場合
△:光沢付与装置から出力された画像が完全に固化していないものの、画像表面に欠陥なく出力でき、次の出力画像が重なっても画像表面の平滑性に問題がなかった場合
×:光沢付与装置から出力された画像が固化しておらず、画像表面にが平滑でなく、光沢ムラを生じていたり、剥離ロールを過ぎてもベルトに画像がくっついていて剥離できなかった場合
−総合画質−
得られた画像記録体(定着温度:140℃)における画像の総合的な好ましさを、以下の5段階のカテゴリー分類させて評価した。
・非常に好ましい:5点
・好ましい:4点
・普通:3点
・好ましくない:2点
・非常に好ましくない:1点
そして、被験者は10人で、10人の点数の平均点により以下の判断器順位より評価した。
○:3.5点以上の場合
△:2.5℃点以上3.5点未満の場合
×:2.5点未満の場合
以上の評価結果を表3にまとめて示す。
<実施例2〜5>
実施例1において、透明トナー現像剤Aの代わりに透明トナー現像剤B〜Eを用いた以外は実施例1と同様にして評価を行い、これらを各々実施例2〜5とした。評価結果をまとめて表3に示す。
<比較例1〜8>
実施例1において、透明トナー現像剤Aの代わりに透明トナー現像剤F〜Lを用いた以外は実施例1と同様にして評価を行い、これらを各々比較例1〜7とした。また、実施例1において、透明トナー現像剤を用いなかった(透明トナー画像を転写しなかった)以外は実施例1と同様にして評価を行いこれを比較例8とした。
評価結果をまとめて表3に示す。
Figure 2005274614
表3に示したように、実施例1〜5における画像は、機械強度、耐熱性、低温定着性(光沢性)をすべて満たすものであった。また、総合画質も高く、好ましい画像が得られていた。特に実施例1〜3では、湿式製造性も良好であった。
また、実施例2では、平滑性がやや低めで総合画質が△であり、また、実施例5は耐熱性がやや低めで△であり、また、やや濁った印象のある画像で総合画質が△であったが、それ以外の特性は満足しており、実使用上問題ないレベルの画像であった。
これに対し、比較例1における画像は、平滑性が悪かった。すなわちカラートナー画像の段差が目立ち、また画像の所々に気泡が見受けられた。さらに、トナーの溶融粘度は測定温度範囲内では103Pa・sに達しなかった。比較例2における画像は、脆く、また、光沢にムラがあった。比較例3における画像は、画像表面ざらついたような光沢ムラがあった。また、画像は白く濁っており、総合画質が悪かった。
比較例4における画像は、剥離ロールで剥離できなかった。剥離ロールを通過したあとで、手でベルトからはがしたところ、画像表面が平滑にならず、光沢ムラが生じた。また、画像は次第に白濁し、総合画質が悪かった。比較例5における画像は、脆く、また、耐熱性が悪かった。また、カラートナー画像の段差がやや目についた。比較例6、7における画像は、脆く割れやすかった。特に比較例6における画像ではカラートナー画像の段差が目立った。比較例8における画像は、低濃度部や高濃度部の光沢は高かったが、中濃度部で平滑性が悪く、光沢も低かった。
本発明の画像形成装置全体の一例を示す概略構成図である。 本発明における光沢付与手段における加熱ロールと加圧ロールとの圧接部を通過するときの透明トナー画像担持体及び被記録体の間の状態を示す模式断面図である。
符号の説明
1、17 原稿(被記録体)
2 照明
3 カラースキャナ
4 画像処理装置
5 レーザーダイオード
6 光学系(ROS)
7 帯電器
8 有機感光体
9 イエロー現像器
10 マジェンタ現像器
11 シアン現像器
12 ブラック現像器
13 中間転写ベルト
14 転写コロトロン
15、16 転写ロール
19 搬送装置
20 透明トナー画像担持体
21 透明トナー画像形成手段
22 加熱加圧手段
23 ヒートシンク(冷却剥離手段)
24 感光体ドラム
25 帯電装置
26 露光装置
27 透明トナー画像信号形成装置
28 透明トナー画像現像装置
29 転写装置
30 加熱ロール(転写定着手段)
31 加圧ロール(転写定着手段)
32 剥離ロール
33 従動ロール
34 透明トナー画像
35 カラートナー画像

Claims (2)

  1. 少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成工程と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与工程と、を含む画像形成方法であって、
    前記電子写真用透明トナーが結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが下記式(1)に示す関係を満たし、かつ、電子写真用トナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする画像形成方法。
    (2.80×104/Mn)<AV<(2.25×105/Mn) ・・・ 式(1)
  2. 少なくとも、熱可塑性樹脂及び着色剤を含む複数色のトナーを用いて、電子写真方式により2色以上の色重ねを行ったカラートナー画像を被記録体表面に形成するカラー画像形成手段と、前記カラートナー画像の表面ないしその周辺に電子写真用透明トナーを転写し定着させる光沢付与手段と、を含む画像形成装置であって、
    前記光沢付与手段が、少なくとも前記電子写真用透明トナーからなる透明トナー画像を担持する透明トナー画像担持体と、該透明トナー画像担持体の表面に前記透明トナー画像を形成する透明トナー画像形成手段と、前記透明トナー画像担持体表面に形成された透明トナー画像を、前記被記録体の前記トナー画像が形成された面に転写するとともに、これを加熱及び加圧して被記録体に定着する転写定着手段と、前記被記録体表面に転写定着された前記透明トナー画像及びカラートナー画像を冷却した後、前記被記録体を前記透明トナー画像担持体から剥離する冷却剥離手段と、を備えてなり、
    かつ、前記電子写真用透明トナーが結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記各々の樹脂の数平均分子量をMn、樹脂酸価をAVとしたとき、これらが前記式(1)に示す関係を満たし、かつ、電子写真用トナーの溶融粘度が1×103Pa・sとなる温度Tαが70〜110℃の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
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