JP2006208758A - 画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 余白がない全面縁なし印刷に特有な現象である、転写時・定着時の画像弊害を解消する。
【解決手段】 (1)画像形成方法は、記録材の長さよりも主走査方向と副走査方向のうち少なくとも一方が長い画像を像担持体上に形成し、その一部を記録材に転写するものであり、(2)トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックス成分を含有するトナー粒子と無機微粒子を有し、該トナーは、a)140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2以上2.0×105dN/m2未満、b)重量平均粒径(D4)が3〜10μm、c)平均円形度が0.950〜0.995、d)該結着樹脂の主たる成分がスチレン−アクリル化合物であることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、静電潜像カラートナーを用いる画像形成方法に関するものである。
デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどによって採取された画像データを消費者がデジタル複写機、デジタルレーザープリンターなどの電子写真画像形成装置において、出力する機会が増加している。そのため、従来の光学フィルムカメラの現像と同様に画像を用紙全面に引き伸ばす必要性が出てきた。このような要請を受けて、近年、画像形成装置に全面縁無し画像形成機能を付加させる提案が成されてきている(特許文献1、特許文献2)。
全面縁なし画像を形成するためには、記録材の厚みや光沢、強度に限定を加える必要がある。なぜなら、フィルム写真と同等の画質を達成するためには、電子写真画像形成装置で用いられるトナーが画像上で適度に定着される必要性があるからである。また、定着時の色味についての提案も成されている(特許文献3)。
余白がない全面縁なし印刷の場合には、転写部において転写材の先端・後端・左右端の切断面にトナーが回りこむことにより画像を積載した際の見栄えが悪くなることや、転写部で紙の端部に転写されたトナーがそのまま定着部に突入し定着部材を汚染しやすくなる傾向にある。また、先端に余白がない場合に特有の現象としては、定着部に突入した際に加熱ローラーへの巻きつきオフセットが発生しやすくなる傾向にあり、これらの現象が技術的な課題となっている。
特開2003−98915 特開2004−45457 特開2004−118020
前述の全面縁なし印刷における課題である転写時・定着時の画像弊害を解決することにある。
本発明は以下の構成を特徴とする画像形成方法である。
(1)帯電部材に電圧を印加し、像担持体を帯電させる帯電工程と、帯電された像担持体に、静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、該静電潜像にトナーを転移させて現像する現像工程と、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写部材を介して/介さずに記録材に静電転写させる転写工程と、記録材上のトナー像を加熱定着させる定着工程を有し、像担持体上に繰り返して作像が行われる画像形成方法において、
1.該画像形成方法は、記録材の長さよりも主走査方向と副走査方向のうち少なくとも一方が長い画像を像担持体上に形成し、その一部を記録材に転写するものであり、
2.該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックス成分を含有するトナー粒子と無機微粒子を有し、該トナーは、
a)貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”の比である損失正接(tanδ=G’/G”)が70℃以上110℃未満に極小値および極大値を有し、140℃以上200℃未満に極大値を有し
b)140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2以上2.0×105dN/m2未満
c)重量平均粒径(D4)が3〜10μm
d)平均円形度が、0.950〜0.995
e)該結着樹脂の主たる成分がスチレン−アクリル化合物
であることを特徴とする画像形成方法。
(2)損失弾性率G”と貯蔵弾性率G’との比である動的損失正接(tanδ=G”/G’)が70℃以上110℃未満に極小値および極大値を有し、140℃以上200℃未満に極大値を有することを特徴とする(1)に記載の画像形成方法。
(3)該トナーの円形度標準偏差が0.040未満であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成方法。
(4)該トナーの円形度0.950未満のトナー粒子個数が20%以下であることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像形成方法。
(5)該トナーに含有されるワックスがエステルワックスであることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成方法。
(6)該トナーに含有されるワックスが炭化水素系ワックスであることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成方法。
(7)該トナーに含有されるワックスの融点が55℃以上140℃未満であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の画像形成方法。
(8)前記ビニル系重合体に対して、2〜20質量%のワックスを含むことを特徴とする、(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像形成方法。
(9)150℃における有機揮発成分分析における、トナー質量を基準としたトルエン換算の有機揮発成分総質量の濃度が300ppm以下であることを特徴とする(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像形成方法。
(10)前記有機揮発成分総質量の濃度が250ppm以下であることを特徴とする、(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像形成方法。
(11)該着色剤が次の中から選ばれることを特徴とする(1)乃至(10)のいずれかに記載の画像形成方法。
C.I.ピグメントブルー15,C.I.ピグメントブルー15:1,C.I.ピグメントブルー15:2,C.I.ピグメントブルー15:3,C.I.ピグメントブルー15:4,C.I.ピグメントブルー60,C.I.ピグメントブルー66
C.I.ピグメントレッド2,C.I.ピグメントレッド3,C.I.ピグメントレッド5,C.I.ピグメントレッド6,C.I.ピグメントレッド7,C.I.ピグメントバイオレット19,C.I.ピグメントレッド23,C.I.ピグメントレッド31,C.I.ピグメントレッド122,C.I.ピグメントレッド144,C.I.ピグメントレッド146,C.I.ピグメントレッド150,C.I.ピグメントレッド166,C.I.ピグメントレッド177,C.I.ピグメントレッド184,C.I.ピグメントレッド185,C.I.ピグメントレッド202,C.I.ピグメントレッド206,C.I.ピグメントレッド220,C.I.ピグメントレッド221,C.I.ピグメントレッド238,C.I.ピグメントレッド254,C.I.ピグメントレッド269
C.I.ピグメントイエロー12,C.I.ピグメントイエロー13,C.I.ピグメントイエロー14,C.I.ピグメントイエロー15,C.I.ピグメントイエロー17,C.I.ピグメントイエロー62,C.I.ピグメントイエロー74,C.I.ピグメントイエロー83,C.I.ピグメントイエロー93,C.I.ピグメントイエロー94,C.I.ピグメントイエロー95,C.I.ピグメントイエロー97,C.I.ピグメントイエロー109,C.I.ピグメントイエロー110,C.I.ピグメントイエロー111,C.I.ピグメントイエロー120,C.I.ピグメントイエロー127,C.I.ピグメントイエロー128,C.I.ピグメントイエロー129,C.I.ピグメントイエロー147,C.I.ピグメントイエロー151,C.I.ピグメントイエロー154,C.I.ピグメントイエロー155,C.I.ピグメントイエロー168,C.I.ピグメントイエロー174,C.I.ピグメントイエロー175,C.I.ピグメントイエロー176,C.I.ピグメントイエロー180,C.I.ピグメントイエロー181,C.I.ピグメントイエロー185,C.I.ピグメントイエロー191,C.I.ピグメントイエロー194
(12)前記トナー粒子は水系媒体中にて製造されることを特徴とする(1)乃至(11)のいずれかに記載の画像形成方法。
(13)前記トナー粒子は懸濁重合により製造されることを特徴とする(12)に記載の画像形成方法。
(14)平均円形度が0.970以上であることを特徴とする(1)乃至(13)のいずれかに記載の画像形成方法。
(15)重量平均粒径(D4)が、4〜8μmであることを特徴とする(1)乃至(14)のいずれかに記載の画像形成方法。
本発明によれば、全面縁なし印刷時においても画像品質を満足できる画像を提供することが可能となる。
(本発明に用いられるトナー)
本発明の画像形成方法におけるワックス含有トナーが、
a)140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2以上2.0×105dN/m2未満であり、
b)重量平均粒径(D4)が3〜10μm、
c)平均円形度が0.950〜0.995、
d)該結着樹脂の主たる成分がスチレン−アクリル化合物
であることにより、本発明の課題となっている現象が解決される。具体的には、重量平均粒径(D4)が3〜10μmおよび平均円形度が0.950〜0.995の範囲にあると、転写部における転写材端部へのトナーの回り込みが抑制される。それに加えて、140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2以上2.0×105dN/m2未満の粘弾性であると、定着部材の汚染が抑制されると共に加熱ローラーへの巻きつきオフセットも抑制される。その理由は、重量平均粒径(D4)が3μm未満であると粒径が小さいために帯電量が高くなり転写時に飛び散ることにより転写材の端部に付着しやすくなり、10μmを超えると粒径が大きくなることで帯電量が低くなり物理的な付着力により転写材の端部に付着しやすくなるためである。同様の理由により、重量平均粒径は4μm以上8μm以下が好ましい。また、平均円形度が0.950未満であると転写時に中抜けなどが発生しやすく、0.995を超えると真球状に近づくため転写材との接触点が小さくなり、転写時に飛び散りやすくなり、転写材の端部を汚してしまう。さらに、定着時に140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2未満であると転写材先端部の余白が僅かになったり、全面印刷のように皆無になったりすると、加熱ローラーへの巻きつきオフセットが悪化し、2.0×105dN/m2を超えると定着ニップ内で定着ローラーからの熱を受けて溶融するまでの時間が長くなることにより定着部材への汚染が悪化する。そのため、画像品位の高い全面縁なし画像の特徴を最大限に発現する上では必要不可欠なトナーの物性である。
本発明に記載のG”(140℃)および後述するtanδの値が好適なものであるトナーを得るためには、結着バインダーの分子量分布を調整する方法がある。特にゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量(Mw)を調整する方法が効果的である。具体的には、バインダー樹脂合成時の反応温度を調整する、開始剤種および開始剤添加量を好適なものとする等の方法が挙げられる。
また、結着樹脂中に粗い架橋構造を持たせ、定着温度近傍におけるG’の温度勾配を緩やかにすることによっても、本発明記載の物性を好適なものとすることが出来る。具体的には、分子量500〜1,000前後で両末端に二重結合を有する化合物を架橋成分として導入する、あるいは重合法によるトナー製造において金属化合物を重合反応初期に加え、単量体液滴中でごく弱い金属架橋反応を進行させる等の方法が挙げられる。
本発明に係わるトナーは、粉砕法によって製造することも可能であるが、この粉砕法で得られるトナー粒子は一般に不定形のものであり、本発明に係わるトナーの好ましい要件である平均円形度が0.950以上という物性を得るためには機械的・熱的あるいは何らかの処理を行うことが必要となる。
そこで、本発明においては、トナー粒子を水中にて製造することが好ましく、更には重合法により製造することがより好ましい。重合によるトナーの製造法としては、直接重合法、懸濁重合法、乳化重合法、乳化会合重合法、シード重合法等が挙げられるが、これらの中では、粒径と粒子形状のバランスのとりやすさという点で、特に懸濁重合法により製造することが好ましい。この懸濁重合法においては、重合性単量体に着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解または分散せしめて単量体組成物とした後、この単量体組成物を分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散し、そして重合反応を行わせ、所望の粒径を有するトナーを得るものである。この懸濁重合法でトナーを製造する場合には、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、平均円形度が0.950以上という要件を満たすトナーが得られやすく、さらにこういったトナーは帯電量の分布も比較的均一となるため高い転写性を有している。
さらに、懸濁重合して得られた微粒子に再度、重合性単量体と重合開始剤を添加して表面層を設けるコア・シェル構造を有するトナーも必要に応じて設計することが可能である。
本発明に係るトナーを重合法により製造する場合、使用される重合性単量体系を構成する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
重合性単量体としては、スチレン・o−メチルスチレン・m−メチルスチレン・p−メチルスチレン・p−メトキシスチレン・p−エチルスチレン等のスチレン系単量体、アクリル酸メチル・アクリル酸エチル・アクリル酸n−ブチル・アクリル酸イソブチル・アクリル酸n−プロピル・アクリル酸n−オクチル・アクリル酸ドデシル・アクリル酸2−エチルヘキシル・アクリル酸ステアリル・アクリル酸2−クロルエチル・アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸n−プロピル・メタクリル酸n−ブチル・メタクリル酸イソブチル・メタクリル酸n−オクチル・メタクリル酸ドデシル・メタクリル酸2−エチルヘキシル・メタクリル酸ステアリル・メタクリル酸フェニル・メタクリル酸ジメチルアミノエチル・メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、その他のアクリロニトリル・メタクリロニトリル・アクリルアミド等の単量体が挙げられる。これらの単量体は単独または混合して使用することが出来る。
本発明に係わる重合トナーの製造においては、単量体系に樹脂を添加して重合しても良い。例えば、単量体では水溶性のため水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こすため使用できないアミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基等、親水性官能基含有の単量体成分をトナー中に導入したい時には、これらとスチレンあるいはエチレン等ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、あるいはグラフト共重合体等、共重合体の形にして、あるいはポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等、重付加重合体の形で使用が可能である。
このような極性官能基を含む高分子重合体を使用する場合、その平均分子量は5,000以上が好ましく用いられる。5,000未満、特に4,000以下では、本重合体が表面付近に集中し易いことから、現像性や耐ブロッキング性等に悪い影響が起こり易くなり好ましくない。また、極性重合体としては特にポリエステル系の樹脂が好ましい。
また、材料の分散性や定着性、あるいは画像特性の改良等を目的として上記以外の樹脂を単量体系中に添加しても良く、用いられる樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリ酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独或いは混合して使用できる。
これら樹脂の添加量としては、単量体100質量部に対し1〜20質量部が好ましい。1質量部未満では添加効果が小さく、20質量部を超えると重合トナーの種々の物性設計が難しくなる。
さらに、単量体を重合して得られるトナーの分子量範囲とは異なる分子量の重合体を単量体中に溶解して重合すれば、分子量分布の広い、耐オフセット性の高いトナーを得ることができる。
なお、ここで用いた140℃という温度は必ずしも定着設定温度とは一致しないが、これは、実際の定着工程では温度に加えて圧、速度等のパラメータが関係しているためであると推察される。
また、本発明においては、スチレンまたはスチレン系単量体から選択される化合物と、アクリル酸エステル類から選択される化合物との共重合体(スチレン−アクリル化合物と記す)を結着樹脂の主たる成分とすることが必要である。具体的にはスチレン−アクリル化合物を該結着樹脂成分のうち50質量%以上、より好ましくは80質量%以上含有することが良い。
該化合物を用いることで異なる転写材を用いた場合でも画像の細線再現性、濃度安定性等の画像品質を好適な状態に維持することができる。その詳細な理由については不明であるが、スチレン−アクリル化合物が有する帯電特性、環境安定性、脆性等の物性が総合的に作用して、転写材が異なる場合においてもその転写性を同等のレベルに維持するためであるものと推察される。
本発明に用いられるトナーの重量平均粒径はコールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)などにより測定することができる。具体的には下記のようにして測定することができる。コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)およびPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続する。電解液は一級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製したものを用いることができ、例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)を使用することができる。具体的測定手順は以下の通りである。
前記電解水溶液を100〜150ml加え、さらに測定試料(トナー)を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い前記コールターマルチサイザーにより100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出する。これより重量平均粒径(D4)を求める。
本発明に用いられるトナーの平均円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」を用いて測定することができる。具体的には、3μm以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度(ai)を下式(1)によりそれぞれ求める。さらに下式(2)に示されるように、測定された全粒子の円形度の総和を、全粒子数(m)で除した値を平均円形度(a)と定義する。
Figure 2006208758
なお、本発明で用いられる測定装置「FPIA−1000」では、各粒子の円形度を算出した後、各粒子をについて算出された円形度に応じて、円形度0.40〜1.00の範囲を61分割したクラスに振り分ける。そして、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度(および必要に応じてモード円形度)を算出している。
この算出法で算出される平均円形度の値と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式より求められる平均円形度の誤差は非常に少なく、実質的に無視できる程度のものである。そのため、本発明に用いられるトナーの平均円形度は、算出時間の短縮化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出法の概念を利用して、一部変更したこのような算出法を用いて求めてもよい。
また前記モード円形度とは、円形度を測定した各粒子を、その測定された円形度に応じて、円形度0.40から1.00まで0.01毎に61分割した各分割範囲に割り振った場合に、円形度頻度分布において頻度値が最大となる円形度をいう。
具体的な測定手段としては以下の通りである。界面活性剤を約0.1mg溶解した水10mlに、トナー5mgを分散させて分散液を調製し、この分散液に超音波(20kHz、50W)を5分間照射する。分散液濃度を5000〜2万個/μlに調整し、前記装置により測定を行い、3μm以上の円相当径の粒子群の平均円形度(及び必要に応じてモード円形度)を求める。
本測定において3μm以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定する理由は、以下のとおりである。3μm未満の円相当径の粒子群には、トナーとは独立して存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれるため、測定対象を3μm未満に広げた場合には、その影響によりトナー粒子群についての円形度が正確に見積もれないからである。
なお、本発明におけるG”(140℃)およびtanδは以下の方法により求めたものである。
測定装置としては、ARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー株式会社製)を用いた。下記の条件で、60〜200℃の温度範囲における貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”およびtanδの測定を行った。
・測定冶具:直径8mmの円形パラレルプレートを使用する。アクチュエーター(actuator)側には円形パラレルプレートに対応するシャローカップを使用する。シャローカップの底面と円形プレートの間隙は約2mmである。
・測定試料:トナーを直径約8mm、高さ約2mmの円盤状試料となるよう、加圧成型した後、使用する。
・測定周波数:6.28ラジアン/秒
・測定歪の設定:初期値を0.1%に設定した後、自動測定モードにて測定を行う。
・試料の伸長補正:自動測定モードにて調整する。
・測定温度:60〜200℃まで毎分2℃の割合で昇温する。
上記の方法により、60〜200℃の温度範囲において損失弾性率G”を測定した際の140℃における損失弾性率G”の値を、G”(140℃)とした。
次に本発明の好ましい態様について説明する。
本発明に係るトナーでは、損失弾性率G”と貯蔵弾性率G’との比である動的損失正接tanδ(=G”/G’)が70℃以上110℃未満に極大値および極小値を持つことが好ましい(以降、この温度範疇における極大値および極小値をそれぞれ極大値1、極小値1と記す)。
この温度範疇におけるtanδの極大値1は、バインダー樹脂がガラス状態から熱変形可能な状態へと転移する温度に相当するものであり、その温度でバインダー樹脂を構成する高分子鎖のミクロブラウン運動が活発化していることを示唆している。また、この温度範疇におけるtanδの極小値1は、その温度でバインダー樹脂が外部から力を加えなくても流動し変形しやすい状態にあることを示しており、トナー中の離型剤成分が染み出しやすくなっていることを示唆している。従って、tanδが極大値1を取るときの温度はtanδが極小値1を取るときの温度よりも低くなる。
tanδが極大値1を取るときの温度が70℃未満である場合には、トナー粒子が帯電部材および現像部材との摩擦熱によって容易に変形、破損してしまうため、初期画像としては問題ないものの耐久性に劣るトナーとなるため好ましくない。具体的には連続印字によって初期画像グロスを好適に維持できないものとなるのに加えて、非画像部へのトナー粒子付着(カブリ)が発生し好ましくない。また、tanδが極小値1を取るときの温度が110℃を超える場合には、離型剤であるワックスの染み出しが効果的に行われず、トナー像の転写材への定着が不十分となり好ましくない。
さらに本発明に係るトナーでは、tanδが140℃以上200℃未満に極大値を持つことが好ましい(以降、この温度範疇における極大値を極大値2と記す)。
この温度範疇でtanδが極大値2を持つということは、測定温度上昇に伴い減少してきた貯蔵弾性率G’が、極大値2を示す温度近傍で、その減少割合が緩やかになったことを示している。これはすなわち、前述の「トナーが溶融状態となる温度近傍においてG’の温度依存性を従来のものより小とする」ことに相当する。
極大値2が140℃未満に出現する場合には、G’の温度依存性が140℃未満の領域で既に小さくなっていることを意味しているが、これは「温度を上げてもバインダー部の変形が起こりにくい」ことを示している。
極大値2が200℃未満の温度領域で出現しない場合には、温度上昇に伴いG’が単調に減少しつづけることとなり、定着条件同一のもとで異なる種類の転写材を用いた場合にその画像グロスを好適な範疇に定めることができなくなる。
本発明に係るトナーでは、円形度標準偏差が0.040以上であると、円形度のバラツキが大きくなり0.950未満のトナーや0.995を超えるトナーの割合が増加して前述のような画像欠陥が生じやすくなるため好ましくない。さらに、円形度0.950未満のトナー粒子個数が20%を超えると、同様の理由により画像欠陥が生じやすくなるため好ましくない。これらの値は、トナーを製造するときの原材料の比率や製造時の温度や時間などの条件を変えることで調整される。
本発明に係るトナーでは、平均円形度が0.970以上であると同様の理由により画像欠陥が生じにくくなるため好ましい。これらの値は、トナーを製造するときの原材料の比率や製造時の温度や時間などの条件を変えることで調整される。
本発明に用いられるトナー粒子はワックスを必須成分として含み、それにより良好な定着画像を得ることができる。
前記ワックスの例として、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトローラークタム等の石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックス等天然ワックス及びその誘導体などが挙げられる。これらの誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が含まれる。
さらに、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、あるいはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス等も挙げられる。
これらのワックスの中では、エステルワックスおよび炭化水素系ワックスが本発明の巻きつきオフセットを抑制する上で好ましい。
さらに、これらのワックスの中では、示差熱分析における吸熱ピーク(融点)が55℃以上140℃未満であるものが好ましい。ワックス成分の最大吸熱ピーク温度の測定は、示差熱分析測定装置(DSC測定装置),DSC−7(パーキンエルマー社製)を用いて、ASTM D3418−82に準じて行うことができる。
本発明に用いられるトナーにおける離型剤の含有量は、トナーに対して2〜20質量%であることが好ましい。含有量が0.5質量部未満では光沢感のある画像を与えるという離型剤の効果が十分に発揮されず、20質量%を超えてしまうとトナーの長期間保存性が悪化すると共に、他のトナー材料の分散性が悪くなり、トナーの流動性の低下や画像特性の低下につながることがある。
本発明に用いられるトナーは、150℃における有機揮発成分分析における、トナー質量を基準としたトルエン換算の有機揮発成分総質量の濃度が300ppm以下であることが好ましく、前記有機揮発成分総質量の濃度が250ppm以下であることがより好ましい。
その理由は、本発明の画像形成方法は記録材の長さよりも主走査方向と副走査方向のうち少なくとも一方が長い画像を像担持体上に形成し、その一部を記録材に転写するものであるため、像担持体上のトナーと転写部材の間に転写材が存在しない場合があり、前述のような状態のときにトナー中の有機揮発成分総量が300ppmを超えていると揮発する有機成分によって転写部材の表面が徐々に劣化することにより、最終的には転写性が悪化し、良好な画質を維持しながら縁なし画像を長期に亘り出力しつづけることが困難になる傾向が高くなるためである。
ここで「150℃にてサンプルを60分加熱した際にトナーから揮発する有機揮発成分の総量」は、トナー加熱温度(オーブン温度)を150℃とするヘッドスペース法により測定され得る。該測定は例えば以下のようにして行うことができる。
ヘッドスペース用バイアル瓶(容積22ml)にトナー300mgを精秤し、クリンパーを用いてクリンプキャップとテフロン(登録商標)コーティングされた専用セプタムでシールする。このバイアルをヘッドスペースサンプラーにセットし、以下の条件で分析を行ない、GCチャートを得る。得られたGCチャートのピーク総面積値をデータ処理により算出する。一方、トナーを封入していない空のバイアルについても、例えばセプタムから揮発する有機揮発成分などをブランクとして測定する。測定されたブランク値を、前記算出されたピーク総面積値から差し引いて補正し、「トナーの有機揮発成分のピーク総面積値」を算出し、これを「トナーに含まれる有機揮発成分の総量」とする。
ヘッドスペースサンプラー:HEWLETT PACKARD 7694
オーブン温度:150℃
サンプル加熱時間:60分
サンプル ループ(Ni):1ml
ループ温度:170℃
トランスファーライン温度:190℃
加圧時間:0.50分
LOOP FILL TIME:0.01分
LOOP EQ TIME:0.05分
INJECT TIME:1.00分
GCサイクル時間:80分
キャリアーガス:He
GC:HEWLETT PACKARD 6890GC(検出器:FID)
カラム:HP−1(内径0.25μm×30m)
キャリアーガス:He
オーブン:35℃で20分ホールド、20℃/分で300℃まで昇温20分ホールド。
INJ:300℃
DET:320℃
スプリットレス、コンスタントプレッシャー(20psi)モード
次に、前記「150℃にてサンプルを60分加熱した際にトナーから揮発する有機揮発成分の総量」をトルエンの質量に換算する。すなわち、バイアル中にトルエンのみを精秤したものを数点(例えば0.1μl、0.5μl、1.0μl)準備し、上記と同様の分析条件にてそれぞれ測定を行って(好ましくはトナーサンプルの測定を行なう前に行う)、バイエル中に添加したトルエンの質量と測定されたGCチャートにおけるトルエンのピーク面積値との検量線を作成する。
該検量線から、前記「トナーの有機揮発成分のピーク総面積値」を、トルエンのピーク面積値とした場合のトルエン質量を求めることで、「150℃にてサンプルを60分加熱した際にトナーから揮発する有機揮発成分の総量を、トルエンの質量に換算」することができる。
このようにして求められる「150℃にてサンプルを60分加熱した際にトナーから揮発する有機揮発成分の総量を、トルエンの質量に換算した場合の質量」を、「測定対象としたトナーの質量である300mg」で除することにより、「トナー質量を基準としたトルエン換算の有機揮発成分総量」が算出される。
前記有機揮発成分総量の調整は、様々な手段により達成可能である。
具体的に有機揮発成分総量を制御する手段としては、トナーの原材料の製造条件を変えて揮発成分を除去することが挙げられる。また、懸濁重合トナーにおいてはトナー粒子の製造時の製造条件を変えることにより達成される。例えば、1)トナー粒子を重合法により製造する場合には、重合条件の調整により残留モノマー、ベンズアルデヒド、重合開始剤残渣等の残存量を調節する、2)該重合終了後に蒸留を行うことにより、揮発成分を水とともに留去して残存量を調節する、3)気流乾燥や真空乾燥により揮発成分量を調整する等の手段が採用され得る。
さらに、着色剤との相互作用により重合後の有機揮発成分総量が変わるため、次の着色剤が上記有機揮発成分総量を達成する上で有利である。
本発明に用いられるトナーに含まれるトナー粒子に用いられる着色剤としては、シアン系着色剤、マゼンタ系着色剤、イエロー系着色剤及びカーボンブラックのいずれでもよく、以下のものが挙げられる。
シアン系着色剤として用いることのできる有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体,アントラキノン化合物,塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1,C.I.ピグメントブルー7,C.I.ピグメントブルー15,C.I.ピグメントブルー15:1,C.I.ピグメントブルー15:2,C.I.ピグメントブルー15:3,C.I.ピグメントブルー15:4,C.I.ピグメントブルー60,C.I.ピグメントブルー62,C.I.ピグメントブルー66等が挙げられる。
本発明に用いられるトナーとして有機揮発成分総量を低減させる上では、次の着色剤が好ましい。具体的には、C.I.ピグメントブルー15,C.I.ピグメントブルー15:1,C.I.ピグメントブルー15:2,C.I.ピグメントブルー15:3,C.I.ピグメントブルー15:4,C.I.ピグメントブルー60,C.I.ピグメントブルー66が好ましい。
マゼンタ系着色剤として用いることのできる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物,ジケトピロロピロール化合物,アントラキノン,キナクリドン化合物,塩基染料レーキ化合物,ナフトール化合物,ベンズイミダゾロン化合物,チオインジゴ化合物,ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2,C.I.ピグメントレッド3,C.I.ピグメントレッド5,C.I.ピグメントレッド6,C.I.ピグメントレッド7,C.I.ピグメントバイオレット19,C.I.ピグメントレッド23,C.I.ピグメントレッド31,C.I.ピグメントレッド48:2,C.I.ピグメントレッド48:3,C.I.ピグメントレッド48:4,C.I.ピグメントレッド57:1,C.I.ピグメントレッド81:1,C.I.ピグメントレッド122,C.I.ピグメントレッド144,C.I.ピグメントレッド146,C.I.ピグメントレッド150,C.I.ピグメントレッド166,C.I.ピグメントレッド169,C.I.ピグメントレッド177,C.I.ピグメントレッド184,C.I.ピグメントレッド185,C.I.ピグメントレッド202,C.I.ピグメントレッド206,C.I.ピグメントレッド220,C.I.ピグメントレッド221,C.I.ピグメントレッド238,C.I.ピグメントレッド254,C.I.ピグメントレッド269等が挙げられる。
本発明に用いられるトナーとして有機揮発成分総量を低減させる上では、次の着色剤が好ましい。具体的には、C.I.ピグメントレッド2,C.I.ピグメントレッド3,C.I.ピグメントレッド5,C.I.ピグメントレッド6,C.I.ピグメントレッド7,C.I.ピグメントバイオレット19,C.I.ピグメントレッド23,C.I.ピグメントレッド31,C.I.ピグメントレッド122,C.I.ピグメントレッド144,C.I.ピグメントレッド146,C.I.ピグメントレッド150,C.I.ピグメントレッド166,C.I.ピグメントレッド177,C.I.ピグメントレッド184,C.I.ピグメントレッド185,C.I.ピグメントレッド202,C.I.ピグメントレッド206,C.I.ピグメントレッド220,C.I.ピグメントレッド221,C.I.ピグメントレッド238,C.I.ピグメントレッド254,C.I.ピグメントレッド269が好ましい。
イエロー系着色剤として用いることのできる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物,イソインドリノン化合物,アントラキノン化合物,アゾ金属錯体,メチン化合物,アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12,C.I.ピグメントイエロー13,C.I.ピグメントイエロー14,C.I.ピグメントイエロー15,C.I.ピグメントイエロー17,C.I.ピグメントイエロー62,C.I.ピグメントイエロー74,C.I.ピグメントイエロー83,C.I.ピグメントイエロー93,C.I.ピグメントイエロー94,C.I.ピグメントイエロー95,C.I.ピグメントイエロー97,C.I.ピグメントイエロー109,C.I.ピグメントイエロー110,C.I.ピグメントイエロー111,C.I.ピグメントイエロー120,C.I.ピグメントイエロー127,C.I.ピグメントイエロー128,C.I.ピグメントイエロー129,C.I.ピグメントイエロー147,C.I.ピグメントイエロー151,C.I.ピグメントイエロー154,C.I.ピグメントイエロー155,C.I.ピグメントイエロー168,C.I.ピグメントイエロー174,C.I.ピグメントイエロー175,C.I.ピグメントイエロー176,C.I.ピグメントイエロー180,C.I.ピグメントイエロー181,C.I.ピグメントイエロー185,C.I.ピグメントイエロー191,C.I.ピグメントイエロー194等が挙げられる。
本発明に用いられるトナーとして有機揮発成分総量を低減させる上では、次の着色剤が好ましい。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12,C.I.ピグメントイエロー13,C.I.ピグメントイエロー14,C.I.ピグメントイエロー15,C.I.ピグメントイエロー17,C.I.ピグメントイエロー62,C.I.ピグメントイエロー74,C.I.ピグメントイエロー83,C.I.ピグメントイエロー93,C.I.ピグメントイエロー94,C.I.ピグメントイエロー95,C.I.ピグメントイエロー97,C.I.ピグメントイエロー109,C.I.ピグメントイエロー110,C.I.ピグメントイエロー111,C.I.ピグメントイエロー120,C.I.ピグメントイエロー127,C.I.ピグメントイエロー128,C.I.ピグメントイエロー129,C.I.ピグメントイエロー147,C.I.ピグメントイエロー151,C.I.ピグメントイエロー154,C.I.ピグメントイエロー155,C.I.ピグメントイエロー168,C.I.ピグメントイエロー174,C.I.ピグメントイエロー175,C.I.ピグメントイエロー176,C.I.ピグメントイエロー180,C.I.ピグメントイエロー181,C.I.ピグメントイエロー185,C.I.ピグメントイエロー191,C.I.ピグメントイエロー194が好ましい。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、上記イエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用される。
これらの着色剤は、単独又は混合しさらには固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いられるトナーに用いられる着色剤は、色相角,彩度,明度,耐光性,OHP透明性,トナーへの分散性の点から選択される。
前記トナー粒子における着色剤の好ましい含有量は、結着樹脂(前記有機過酸化物を用いて製造されるビニル系重合体、およびその他の樹脂からなる)100質量部に対して1〜20質量部である。
本発明に記載のG’(140℃)およびG”(140℃)の値が好適なものであるトナーを得るには、結着バインダーの分子量分布を調整する方法がある。特にゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定におけるピークトップ分子量(Mp)を調整する方法が効果的である。具体的には、バインダー樹脂合成時の反応温度を調整する、開始剤種および開始剤添加量を好適なものとする等の方法が挙げられる。また、バインダー樹脂の合成時に架橋成分を適量添加することによっても、本発明に記載のG’(140℃)およびG”(140℃)の値を好適なものとすることが出来る。
また、本発明に記載のトナーの粘弾性が好適なものであるトナーを得る方法としては、バインダー樹脂の分子量分布を好適なものとする方法に加えて、ワックスの添加量、ワックスのバインダー樹脂中への分散度合等を好適なものとする方法がある。また、トナー粒子への熱伝達性を調整する目的でトナー粒子表層面に別途最外殻層を設けることも好ましい。ここで、トナーを重合法により水系分散媒中で得る方法を用いた場合には、バインダー樹脂と水系分散媒との極性差を利用してトナー最外殻層を設けることが容易となり、より好ましい。
本発明に係るトナーを重合法により製造する場合、使用される重合性単量体系を構成する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
重合性単量体としては、スチレン・o−メチルスチレン・m−メチルスチレン・p−メチルスチレン・p−メトキシスチレン・p−エチルスチレン等のスチレン系単量体、アクリル酸メチル・アクリル酸エチル・アクリル酸n−ブチル・アクリル酸イソブチル・アクリル酸n−プロピル・アクリル酸n−オクチル・アクリル酸ドデシル・アクリル酸2−エチルヘキシル・アクリル酸ステアリル・アクリル酸2−クローラーエチル・アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸n−プロピル・メタクリル酸n−ブチル・メタクリル酸イソブチル・メタクリル酸n−オクチル・メタクリル酸ドデシル・メタクリル酸2−エチルヘキシル・メタクリル酸ステアリル・メタクリル酸フェニル・メタクリル酸ジメチルアミノエチル・メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、その他のアクリロニトリル・メタクリロニトリル・アクリルアミド等の単量体が挙げられる。
これらの単量体は単独または混合して使用し得る。上述の単量体の中でも、スチレンまたはスチレン系単量体から選択される化合物と、アクリル酸エステル類から選択される化合物との共重合体(以後、スチレン−アクリル化合物と記す)を、結着樹脂の主たる成分とすることがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。具体的にはスチレン−アクリル化合物を該結着樹脂成分のうち50質量%以上、より好ましくは80質量%以上とすることで、長期に渡る使用においても現像特性の変化が小さく、耐久性に優れたトナーを得ることができる。
本発明に係わる重合トナーの製造においては、単量体系に樹脂を添加して重合しても良い。例えば、単量体では水溶性のため水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こすため使用できないアミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基等、親水性官能基含有の単量体成分をトナー中に導入したい時には、これらとスチレンあるいはエチレン等ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、あるいはグラフト共重合体等、共重合体の形にして、あるいはポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等、重付加重合体の形で使用が可能である。
このような極性官能基を含む高分子重合体を使用する場合、その平均分子量は5,000以上が好ましく用いられる。5,000未満、特に4,000以下では、本重合体が表面付近に集中し易いことから、現像性や耐ブロッキング性等に悪い影響が起こり易くなり好ましくない。また、極性重合体としては特にポリエステル系の樹脂が好ましい。
また、材料の分散性や定着性、あるいは画像特性の改良等を目的として上記以外の樹脂を単量体系中に添加しても良く、用いられる樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリ酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独或いは混合して使用できる。
これら樹脂の添加量としては、単量体100質量部に対し1〜20質量部が好ましい。1質量部未満では添加効果が小さく、20質量部を超えると重合トナーの種々の物性設計が難しくなる。
さらに、単量体を重合して得られるトナーの分子量範囲とは異なる分子量の重合体を単量体中に溶解して重合すれば、分子量分布の広い、耐オフセット性の高いトナーを得ることができる。
なお、重合法・粉砕法どちらの場合においても結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50〜70℃であることが好ましい。これらは単独、または一般的には出版物ポリマーハンドブック第2版III−p139〜192(John Wiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、50〜70℃を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が50℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、70℃を超える場合にはトナーの定着点の上昇をもたらす。特にフルカラー画像を形成するためのカラートナーの場合においては各色トナーの定着時の混色性が低下し色再現性に乏しいため好ましくない。
なお、前述の該トナーのTgは、以下の方法により決定した。
Tgは、サンプルを一旦昇温し冷却した後、二度目の昇温時のDSCカーブより、吸熱ピーク前の基線と吸熱ピーク後の基線の中線と、立ち上がり曲線での交点をもってTgとした。
本発明に用いられるトナー粒子は、任意の成分、例えば、前記以外の樹脂(以下、単に「樹脂」とも称する)、荷電制御剤などを含むことができる。
本発明に用いられるトナー粒子に含まれる樹脂としては、ポリエステル樹脂がとくに好ましい。ポリエステル樹脂を含有させることで、そのトナー粒子を含むトナーの帯電性、耐久性および定着性などの物性をコントロールすることができる。該ポリエステル樹脂としては、飽和ポリエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂のいずれか一方又は両方を適宜選択して使用することが可能である。
前記ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と多価カルボン酸を重縮合反応させることにより得ることができる。この多価アルコール成分と多価カルボン酸成分を以下に例示する。
多価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、下記一般式(III)で表されるビスフェノール誘導体もしくはその水添物、下記一般式(IV)で示されるジオールもしくはその水添物、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルの如き多価アルコール等が挙げられる。
Figure 2006208758
[式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。]
Figure 2006208758
多価カルボン酸成分としてはフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸の如きベンゼンジカルボン酸またはその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸またはその無水物、またさらに炭素数6〜18のアルキルまたはアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物、さらには、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸の如き多価カルボン酸やその無水物などが挙げられる。
前記ポリエステル樹脂の酸価は、0.1〜50mgKOH/樹脂1gであることが好ましく、5〜35mgKOH/樹脂1gであることがより好ましい。かかるポリエステル樹脂がトナー粒子の表面に存在すると、トナーに安定した帯電性を発現させうるからである。該酸価が0.1mgKOH/樹脂1g未満であるとトナー粒子表面での存在量が絶対的に不足することがあり、50mgKOH/樹脂1gを越えるとトナー粒子の帯電性に悪影響を及ぼすことがある。
本発明に用いられるトナー粒子における、樹脂(好ましくはポリエステル樹脂)の含有量は、前記ビニル系重合体100質量部に対して1〜20質量部が好ましい。1質量部未満では、帯電性、耐久性および定着性などの物性をコントロールするという該樹脂の効果が十分に発揮されにくい。一方20質量部を超えると、後述するトナー粒子の製造においてトナーの種々の物性設計が困難になる。
また、本発明に用いられるトナー粒子は、親水性官能基を含む樹脂を含むことができ、それによりワックス成分を相分離させ、より内包化が強力となり、耐オフセット性、耐ブロッキング性、低温定着性の良好なトナーを得ることができる。親水性官能基とは、アミノ基、カルボン酸基、水酸基、グリシジル基、ニトリル基などをいう。
親水官能基を含む樹脂の例としては、1)親水性官能基含有単量体とスチレンあるいはエチレン等ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体あるいはグラフト共重合体の如き共重合体、または2)親水性官能基を含むポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等重付加重合体などが挙げられる。
さらに、本発明に用いられるトナー粒子は、前記ビニル系重合体(前記有機過酸化物を用いて製造されるビニル系重合体)の分子量範囲とは異なる分子量の樹脂を含むことができ、それにより分子量分布の広い、耐オフセット性の高いトナーを得ることができる。
なお、本発明に用いられるトナー粒子は、表面層を有するコア・シェル構造を有するトナー粒子であってもよい。コア・シェル構造を有するトナー粒子は、例えば重合法(好ましくは懸濁重合法)により得られた微粒子に、再度、重合性単量体と重合開始剤を添加して重合させることで得ることができる。
本発明に用いられるトナーに含有されるトナー粒子は、重合法または粉砕法(例えば溶融混練粉砕法)を用いて製造されうる。粉砕法で得られるトナー粒子は一般に不定形である場合が多く、本発明に用いられるトナーの好ましい要件である、平均円形度が0.950以上という物性を得るためには、機械的・熱的あるいは何らかの処理を行うことが必要となり、コストメリットなどの面で好ましくない場合がある。
従って、本発明に用いられるトナー粒子は重合法により製造することが好ましい。重合法によるトナーの製造法としては、直接重合法、懸濁重合法、乳化重合法、乳化会合重合法、シード重合法等が挙げられる。これらの中では、得られるトナー粒子の粒径と粒子形状のバランスのとりやすさという点から、懸濁重合法が特に好ましい。
この懸濁重合法においては、ビニル系単量体を含む単量体組成物、及び着色剤、さらに必要に応じて添加剤、ワックス、可塑剤、荷電制御剤、架橋剤、重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるために入れる有機溶媒、高分子重合体、分散剤等を含む)を均一に溶解または分散せしめて重合性単量体系組成物を得る。該溶解または分散は、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等を用いて行うことができる。
単量体組成物に含まれるビニル系単量体、および着色剤、ならびに樹脂、離型剤などの添加剤の種類および量は、前記トナー粒子の説明において記載した通りである。また、その他の添加剤の種類および量については、適宜選択することができる。
次に、得られた重合性単量体系組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に滴下し、適当な撹拌器を用いて懸濁させる。この懸濁を高速撹拌機または超音波分散機のような高速分散機を用いて行い、懸濁粒子の粒径を一気に所望のサイズとすると、得られるトナー粒子の粒径をシャープにすることができる。懸濁させた後は、通常の撹拌機を用いて懸濁粒子の状態を維持し、かつ懸濁粒子の浮遊・沈降を防止する程度の撹拌を行えば良い。
重合開始剤は、重合性単量体に他の添加剤を添加するときに添加しても良く、水系媒体中に重合性単量体系組成物を滴下させる直前に添加しても良い。また、懸濁後であって重合反応を開始する前に添加することもできる。重合開始剤は、重合性単量体あるいは溶媒などに溶解されて添加されてもよい。
次に、得られた懸濁液を必要に応じて加熱するなどして、重合性単量体を重合させ、所望の粒径を有するトナー粒子を得る。
懸濁重合法で製造されるトナー粒子は、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っており、平均円形度が0.950以上という要件を満たすトナーが得られやすい。従って、帯電量の分布が比較的均一であって、高い転写性を有するトナーを得ることができる。
前記重合工程における重合温度は40℃以上、好ましくは50〜90℃に設定される。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤類が、相分離により析出して内包化がより確実なものとなる。
残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期に、反応温度を90〜150℃にまで上げても良い。
重合終了後、得られた粒子を公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、所望のトナー粒子を得ることができる。さらに、分級により粗粉や微粉を除去することもできる。
本発明に用いられるトナー粒子は、水系媒体中にて製造されることが好ましい。生成した有機揮発成分のうち水溶性の成分のほとんどは、トナー粒子を水系媒体から取り出す(例えば、「濾過」する)ときに、トナー粒子から容易に分離され得るからである。
水系媒体中での具体的な製造方法としては、乳化重合や懸濁重合などが挙げられるが、その中でも懸濁重合が好適である。その理由としては、本発明の目的の一つである光沢感のある画像を与える上で必要な、トナーの粘弾性制御を行いやすいことが挙げられる。もちろん、前記の通り高画質の画像を得る上で重要な帯電均一性をトナーに付与する手段の一つである形状制御(球形化)の点でも懸濁重合は有利である。
本発明に用いられるトナー粒子の製造における重合工程において、重合性単量体系組成物中に、分散安定剤として公知の界面活性剤や有機あるいは無機分散剤を添加することができる。
なかでも無機分散剤を用いると超微粉の生成を抑制することができる。また無機分散剤は一般的にサイズが大きいため、立体障害性により分散安定性が得られるので、反応温度を変化させても安定性が維持しやすい。該無機分散剤の例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛の如きリン酸多価金属塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き炭酸塩;メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き無機塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、アルミナの如き無機酸化物が挙げられる。
これらの無機分散剤は、重合終了後に酸あるいはアルカリで溶解させることにより、得られた重合体粒子(トナー粒子)から、ほぼ完全に容易に除去することができる。
一方、界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等が挙げられる。
前記無機分散剤を重合性単量体系組成物に添加する場合は、重合性単量体100質量部に対して0.2〜20質量部を添加することが好ましい。粒度分布を調整する目的で0.001〜0.1質量部の界面活性剤をさらい添加しても良い。
本発明に用いられるトナー粒子の製造における重合工程において、重合性単量体系組成物に架橋剤を添加しても良く、好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して0.001〜15質量部である。架橋剤としてはジビニルベンゼンなどが挙げられる。
本発明に用いられるトナー粒子の製造における重合工程において、重合性単量体系組成物に分子量調整剤を添加することができる。分子量調整剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタンの如きメルカプタン類;四塩化炭素、四臭化炭素の如きハロゲン化炭化水素類;α−メチルスチレンダイマーなどを挙げることができる。これらの分子量調整剤は、重合開始前あるいは重合途中に添加することができる。分子量調整剤は、重合性単量体100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部の割合で添加される。
<本発明に用いられるトナーに含まれる無機微粉体>
本発明に用いられるトナーに含まれる無機微粉体はトナーの外添剤として作用し、トナーの流動性を改良させたり、帯電を均一化させることができる。
前記無機微粉体の平均一次粒径は、4〜80nmであることが好ましく、6〜35nmであることがより好ましい。無機微粉体の平均一次粒径が80nmよりも大きい場合、十分にトナーの流動性を改善しにくく、またトナー粒子への付着が不均一になり易く、低湿下での摩擦帯電性の不均一化につながるため、カブリの増大、画像濃度の低下あるいは耐久性の低下等の問題が生じやすくなる。一方、無機微粉体の平均一次粒径が4nmよりも小さい場合には、無機微粒子の凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易くなり、この凝集体が現像されてしまったり、像担持体またはトナー担持体等を傷つけたりすることによって画像欠陥が生じ易くなる。
無機微粉体の平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真で、さらに走査型電子顕微鏡に付属させたXMA等の元素分析手段によって無機微粉体の含有する元素でマッピングされたトナーの写真を対照しつつ、トナー表面に付着または遊離して存在している無機微粉体の一次粒子を100個以上測定し、個数平均粒径を求めることにより測定することができる。
本発明に用いられるトナーに含まれる無機微粉体の例としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、またはそれらの複酸化物などが挙げられる。
シリカとしては、例えばケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法シリカ、又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカのいずれもが使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O,SO3 2-等の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。
ここで乾式シリカとは、製造工程において例えば、塩化アルミニウム,塩化チタン等他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と併用することによって得られる、シリカと他の金属酸化物との複合微粉体をも包含する。
前記無機微粉体は、トナーの高湿環境下での特性を向上させる点から、疎水化処理されたものであることが好ましい。トナーに添加された無機微粉体が吸湿すると、トナーの帯電量が著しく低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなる。
前記疎水化処理に用いられる処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤が挙げられる。これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて疎水化処理することができる。
前記疎水化処理は、特にシリコーンオイルによる処理が好ましい。さらに好ましくは、無機微粉体を任意の方法で疎水化処理すると同時または処理した後に、さらにシリコーンオイルにより疎水化処理する。このようにして得られる無機微粉体は、高湿環境下におけるトナーの帯電量を高く維持させることができ、選択現像を抑制する上で好ましい。
より好ましい無機微粉体の疎水化処理としては、例えば第一段処理反応としてシリル化剤を用いてシリル化反応を行い、第二段処理反応としてシリコーンオイルにより表面に疎水性の薄膜を形成させる。
シリル化剤の使用量は、無機微粉体100質量部に対し5〜50質量部であることが好ましい。5質量部未満では無機微粒子表面の活性水素基を消失させるのに十分でなく、50質量部を超えると余分なシリル化剤どうしの反応で生成するシロキサン化合物が糊の役割となって無機微粒子どうしの凝集が起こり、画像欠陥を生じ易くなる。
前記シリコーンオイルの25℃における粘度は、10〜200,000mm2/sであることが好ましく、3,000〜80,000mm2/sであることがより好ましい。10mm2/s未満であると無機微粉体に安定性が無くなり、熱および機械的な応力により、それを含むトナーを用いて形成された画像の画質が劣化しやすい。200,000mm2/sを超えるシリコーンオイルでは、無機微粉体を均一に処理することが困難なことがある。
シリコーンオイルによる無機微粉体の疎水化処理方法としては、例えばシラン化合物で処理された無機微粉体と、シリコーンオイルとを、ヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直接混合してもよいし、無機微粉体にシリコーンオイルを噴霧する方法を用いてもよい。あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解または分散せしめた後に、無機微粉体を加えて混合し、その後に溶剤を除去する方法を用いてもよい。無機微粉体の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧機を用いる方法がより好ましい。
シリコーンオイルの処理量は無機微粉体100質量部に対して好ましくは1〜23質量部、より好ましくは5〜20質量部である。シリコーンオイルの量が少なすぎると良好な疎水性が得られず、多すぎるとやはり無機微粒子の凝集が起こりやすい。
本発明に用いられるトナーにおける無機微粉体の含有量(すなわち添加量)は、トナー粒子100質量部に対して0.1〜4.0質量部であることが好ましい。添加量が0.1質量部未満では無機微粉体の効果が十分に奏されず、4.0質量部を超えるとトナーの定着性が低下する傾向にある。また、無機微粉体の含有量は、蛍光X線分析を用いて標準試料から作成した検量線を用いて定量することができる。
本発明に用いられるトナーは、クリーニング性向上等の目的で、好ましくは一次粒径が30nm超(好ましくはBET比表面積が50m2/g未満)の、より好ましくは一次粒径50nm以上(好ましくはBET比表面積が30m2/g未満)の無機または有機の球状に近い微粒子をさらに添加されることが好ましい。例えば球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子等が好ましく用いられる。
<本発明に用いられるトナー>
本発明に用いられるトナーは、前記トナー粒子に前記無機微粉体、および必要に応じてその他の微粒子を混合して、表面に付着させることにより製造することができる。該混合は通常の処理を用いて行うことができる。
<本発明の画像形成方法>
(全面縁無し画像の形成手段)
本発明の電子写真画像形成装置は、感光体上を帯電工程によって一様に帯電させた後、露光工程によって画像データに応じて感光体の帯電面を露光させて静電潜像を書き込む。そして、その静電潜像を現像工程によりトナーを付着させて現像して可視画像である原画像を生成し、その原画像を記録材上に転写工程によって転写させる。その後、その記録材を定着工程に送り込んで用紙上の原画像を高温,高圧のローラーにより圧力をかけて熱定着させ、その記録材を機外に排出する。
この時、露光工程によって、静電潜像を形成できる領域には、主走査方向の領域と副走査方向の領域がある。感光体上における主走査方向の領域は、感光体の回転軸に平行な方向におけるレーザビーム照射開始可能位置からレーザビーム照射終了位置までの領域である。また、感光体表面上における副走査方向の領域は、画像データ1ページ分における最初の主走査ラインの照射可能位置から最終の主走査ラインの照射可能位置までの領域である。
露光工程について具体的に説明する。まずは、光源である半導体レーザからレーザビームを回転するポリゴンミラーに照射する。そして、周期的に偏向して反射されるレーザビームを走査レンズによって集束させて、副走査方向に回転する感光体上を副走査方向と直交する主走査方向に反復走査することで、感光体上に静電潜像の露光を行う。
本発明の電子写真画像形成装置が具備する全面縁なし印刷モードでは、この静電潜像形成可能領域が異なってくる。
つまり、全面縁なし印刷モードの方が、縁あり印刷モードよりも、静電潜像形成可能領域の主走査方向領域および副走査方向領域が大きくなる。なぜなら、全面縁なしの画像印刷を行った場合には、画像データのイメージサイズと記録材の実際のサイズとの微少なサイズ誤差による余白の発生を修正し消去するために、全面縁なし画像用倍率に反映させる必要があるためである。
全面縁なし印刷モードが選択されると、露光ユニットは、主走査画素クロックおよびポリゴンミラー回転周期を設定することによって、画像の解像度を設定する。主走査画素クロックの設定は、書込クロック生成回路によって行われる。ポリゴンミラー回転周期の設定は、ポリゴンミラーの回転モータ制御回路によって行われる。また、露光ユニットは、主走査画素クロックおよびポリゴン回転周期の設定を微調整することによって、縁あり印刷モード時のの主走査倍率調整、副走査倍率調整を行う。これをもとにして、全面縁なし印刷モードにおける全面縁なし画像用の主走査倍率調整、副走査倍率調整を行う。
このように、露光工程で感光体上に形成された静電潜像は、現像工程でトナーによって可視像になり、転写工程で記録材に転写されることとなる。
(現像工程の構成)
本発明の画像形成方法における現像工程の条件としては、トナー担持体と静電潜像担持体である感光体表面とが接触していても非接触であっても良い。ここでは、接触している場合について説明する。
トナー担持体としては弾性ローラーを用い、弾性ローラー表面等にトナーをコーティングし、これを感光体表面と接触させて現像する方法を用いることができる。弾性ローラーとしては、弾性層の硬度がASKER−C硬度30〜60度のものが好適に使用される。トナー担持体と感光体表面とを接触させて現像を行う場合には、トナーを介して感光体と感光体表面に対向する弾性ローラー間に働く電界によって現像が行われる。従って弾性ローラー表面あるいは、表面近傍が電位をもち、感光体表面とトナー担持表面の狭い間隙で電界を有する必要性がある。このため、弾性ローラーの弾性ゴムが中抵抗領域に抵抗制御されており、そして感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保つか、または導電性ローラーの表面層に薄層の絶縁層を設ける方法も利用できる。さらには、導電性ローラー上に感光体表面に対向する側を絶縁性物質(樹脂)により被覆した樹脂被覆導電性スリーブあるいは、絶縁性スリーブで感光体に対向しない側に導電層を設けた構成も可能である。また、トナー担持体として剛体ローラーを用い、感光体をベルトのごときフレキシブルな物とした構成も可能である。トナー担持体の抵抗としては102〜109Ω・cmの範囲が好ましい。102Ωcmよりも低い場合、例えば感光体の表面にピンホール等がある場合、過電流が流れる恐れがある。反対に109Ωcmよりも高い場合は、摩擦帯電によるトナーのチャージアップが起こりやすく、画像濃度の低下を招きやすい。
トナー担持体の表面状態としては、その表面粗度Ra(μm)を0.2〜3.0となるように設定すると、高画質及び高耐久性を両立できる。該表面粗度Raはトナー搬送能力及びトナー帯電能力と相関する。該トナー担持体の表面粗度Raが3.0を超えると、該トナー担持体上のトナー層の薄層化が困難となるばかりか、トナーの帯電均一性が悪化しハーフトーンの均一性が悪化するなど、画質の向上は望めない。3.0以下にすることでトナー担持体表面のトナーの搬送能力を抑制し、該トナー担持体上のトナー層を薄層化すると共に、該トナー担持体とトナーの接触回数が多くなるため、該トナーの帯電性も改善されるので相乗的に画質が向上する。一方、表面粗度Raが0.2よりも小さくなると、トナーコート量の制御が難しくなる。
トナー担持体上のトナーコート量は、0.1〜1.5mg/cm2が好ましい。0.1mg/cm2よりも少ないと十分な画像濃度が得にくく、1.5mg/cm2よりも多くなると個々のトナー粒子全てを均一に摩擦帯電することが難しくなり、カブリが発生する要因となる。さらに、0.2〜0.9mg/cm2がより好ましい。本発明において、トナー担持体の表面粗度Raは、JIS表面粗さ「JIS B 0601」に基づき、表面粗さ測定器(サーフコーダSE−30H、株式会社小坂研究所社製)を用いて測定される中心線平均粗さに相当する。具体的には、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さaとして2.5mmの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をX軸、縦倍率の方向をY軸、粗さ曲線をy=f(x)で表したとき、次式によって求められる値をマイクロメートル(μm)で表したものを言う。
Figure 2006208758
本発明に用いられる画像形成方法においては、トナー担持体は、感光体との対向部において同方向に回転していてもよいし、逆方向に回転していてもよい。両者の回転が同方向である場合、トナー担持体の周速を感光体の周速に対し1.05〜3.0倍となるように設定することが好ましい。
トナー担持体の周速が、感光体の周速に対し1.05倍未満であると、感光体上のトナーの受ける撹拌効果が不十分となり、良好な画像品質が望めない。また、周速比が3.0を超える場合には、機械的ストレスによるトナーの劣化やトナー担持体へのトナー固着が発生・促進され、好ましくない。感光体としては、a−Se、CdS、ZnO2、OPC、a−Siの様な光導電絶縁物質層を持つ感光ドラムもしくは感光ベルトが好適に使用される。
OPC感光体における感光層は、電荷発生物質及び電荷輸送性能を有する物質を同一層に含有する、単一層型でもよく、又は、電荷輸送層と電荷発生層を成分とする機能分離型感光層であっても良い。導電性基体上に電荷発生層、次いで電荷輸送層の順で積層されている構造の積層型感光層は好ましい例の一つである。また、有機系感光層の結着樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂が特に、転写性に優れ、感光体へのトナーの融着、外添剤のフィルミングが起こりにくいため好ましい。
(転写工程の構成)
転写工程における1次転写ローラー12は、芯金上にウレタン、EPDM、NBR等のゴムあるいはそれらを発泡させたスポンジ状の弾性層を被覆したローラーであり、感光体に対して所定の押圧力で当接させて所定幅の転写ニップ部Tを形成させてある。ローラー硬度40°以下(Asker−C硬度、500g荷重)のものが、転写時の文字中抜け、感光体の削れを防止する上で使用される。この弾性層にカーボンや金属微粉末を均一に分散し、体積抵抗率106〜109Ω・cmの中抵抗ローラーとすることで、比較的高抵抗な記録材であっても良好な静電転写をおこなうことができる。体積抵抗率が106Ω・cmより小さくなると感光ドラム1へ過剰な電流が流れ感光ドラムへダメージを与えてしまい、逆に体積抵抗率が109Ω・cmより大きいと転写に必要な電流が不足して転写不良となる。
したがって、1次転写ローラー12の抵抗値には最適値が存在する。このとき、1次転写ローラー17には芯金からその抵抗値に応じて、1kV〜6kVの適正な電圧が印加される。
また、1次転写ローラー12は記録材がOHTや厚紙等である場合に発生しやすい「中抜け」を防止するために、不図示のギヤを用いて周速(1次転写ローラー12の外径から計算される値)を感光体に対して105%〜120%と速く回転させている。これにより、実際の記録材あるいは中間転写体の搬送スピードは感光体に対して1%ほど速くなる。
中間転写ベルト20は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電材を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が106〜1014Ω・cmとなるように形成されている。
二次転写装置17、18は、中間転写ベルト20のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラー18と、中間転写ベルト20の裏面側に配置されて二次転写ローラー18の対向電極をなすバックアップローラー17とを備えており、このバックアップローラー17には二次転写バイアスが安定的に印加されている。
本実施の形態において、2次転写ローラー18は、表面にカーボンを分散したウレタンゴムのチューブ、内部はカーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなる。さらにローラー表面にフッ素コートを施し、その体積抵抗が103〜1010Ω・cmとなるように形成されている。
このような転写工程を経て、トナーによって形成された可視画像が転写された記録材を定着工程に送り込むことになる。本発明の画像形成方法では、特定の粘弾性、平均粒径、及び平均円形度を有するトナーを用いることにより、転写時の飛び散り、転写ボソ、紙先端へのトナーの回り込みなどに起因する画像弊害を抑制するに至った。
(定着工程の構成)
本発明で用いられる定着装置は以下のような構成になっている。
定着装置2は、図3に示すような定着装置であり、加熱ローラー14と、加圧ローラー15とで構成されている。加熱ローラー14は、金属材料からなる円筒状のローラー芯材23の中空内部に加熱用の電磁誘導コイル24を配置してなるローラー構造のものである。ローラー芯材23の金属材料としては、鉄、アルミニウム、ステンレス等の熱伝導率の高いものが使用される。この加熱ローラー14は、必要に応じて、そのローラー芯材23の外周面にシリコーンゴム等からなる弾性層を設けることや、最表面にフッ素系樹脂(PFA等)等からなる表面離型層22を設けることが可能である。弾性層を設ける場合、その弾性層としては厚みが1〜3mm、であるものを形成することが好ましい。
電磁誘導コイル24は、その加熱動作が加熱ローラー26の表面温度の検知情報に基づいて所定の温度の加熱ができるようにフィードバック制御されている。また、加熱ローラー26は、そのローラー芯材23が回転可能に支持されているとともに、図示しない回転駆動源から伝達される回転駆動力により所定の速度で矢印C方向に回転駆動するようになっている。
加圧ローラー15は、ローラー芯材23の外周面にシリコーンゴム等からなる弾性層21を設けた以外は加熱ローラー14とほぼ同じローラー構造のものである。加圧ローラー25は、そのローラー芯材23が回転自在に支持されているとともに、図示しない加圧機構により加熱ローラー26に所定の圧力で圧接されるようになっている。この加圧ローラー15の圧接により加熱ローラー14との間に圧接部(定着ニップ部)が形成される。上記加圧機構による加圧力については、定着ニップ部の圧力が0.5〜3MPaとなるように設定されている。
従来、定着装置におけるトナーオフセット問題を解決する手段として、熱定着手段の表面へシリコーンオイルなどの離型剤をウエブ、パッド等により塗布するか、オフセットしたトナーをクリーニング部材へ回収する手法がとられていた。
しかし最近は、加熱ローラー14、加圧ローラー15のどちらか一方または双方に、バイアスを印加し、熱定着手段上へのトナーオフセットを防止する構成が普及している。ところで、前記のように定着装置にバイアスを印加する場合、記録材と熱定着手段が静電吸着しやすく、記録材が保持する電荷により、熱定着手段からの分離時に剥離帯電を引き起こしやすいという欠点があった。全面縁なし印字を行う場合には、記録材後端を除電するタイミングが遅れるため、熱定着手段としての定着ローラーの表面が剥離帯電してしまう。その結果、定着ローラー一周後の記録材上の画像を乱す、画像を剥ぎ取ってさらに定着ローラー一周後にオフセットを引き起こす、いわゆる「剥離オフセット」が発生する。
すなわち、前記画像形成工程において、トナー像転写後の記録材はトナーと逆極性の電荷を帯びており、トナーは記録材上に静電的に保持されているが、この未定着トナー像の熱定着手段へのオフセットを防止するには、定着工程においてトナーを記録材に押しつける向きの電位差を発生させることが有効な手段となる。その結果、クリーニング部材が不要になり、定着装置の小型、低コスト化が図れる上、ユーザーがクリーニング部材を定期的に交換するといった手間も省けるようになる。
定着装置にバイアスを印加する方法としては、主に次の二つの方式がある。
A)一つは、加熱ローラー14側は表面にトナーと同極性の電位を誘起させ、一方、熱定着手段に圧接する加圧ローラー15側は、導電性ゴムを用いたローラー芯金にダイオードを介して接地し、電極効果によりトナーと同極性の電荷を除去する方式である。
B)もう一つは、加熱ローラー14側の導電性基体は接地、もしくはトナーと同極性の弱バイアスを印加し、熱定着手段に圧接する弾性ローラー側は、表面を低抵抗離型層としてトナーと逆極性のバイアスを印加する方式である。
前者Aは、表面離型層22として絶縁のフッ素樹脂を使用できるので離型性が高く汚れにくいというメリットがある反面、記録材の種類や印字率により記録材の保持する電荷が異なり、表面の電位が安定しにくいという欠点がある。また、熱定着手段表面にリークサイトがあると、吸湿した記録材の場合、記録材を伝わって転写−定着間で電流が流れるため記録材のトナー保持電荷が消失し、後方飛び散りが発生する場合がある。
一方、後者Bは、記録材の裏からトナーを保持する電荷を供給できるため、記録材および定着部材表面の電位が安定し、オフセットが発生しにくいというメリットがある。
記録材による剥離帯電を防止するために、表面離型層22よりもローラー芯材23を接着するプライマーを導電化して熱定着手段の静電容量を大きくするといった対策が施されている。また、分離時に記録材の電荷を除電することが有効な手段であることが知られている。その方法として、記録材が定着ニップにある間はバイアスを印加して、記録材後端が定着ニップに到達するタイミングに合わせて印加バイアスをオフすることが提案されている。また、定着装置のニップ近傍に配置された帯電部材にバイアスを印加して、記録材がくるタイミングに合わせて、記録材の裏からトナー保持電荷を供給する方法もある。
以下、本発明を製造例及びトナー製造例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。なお、以下の配合における部数は全て質量部である。
<トナー製造例1>
下記の手順に従って重合法によりトナー(1)を作製した。
60℃に加温したイオン交換水900部に、リン酸三カルシウム4部を添加し、これをTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)により10,000rpmにて撹拌し、水系媒体を作製した。
一方、下記の組成物をTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)に投入し、60℃に加温した後、9,000rpmにて撹拌して溶解、分散した。
・スチレン 160部
・n−ブチルアクリレート 40部
・C.I.ピグメントブルー15:3 14部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・ポリエステル樹脂 8部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=72℃、Mw=12000、Mn=6700)
・ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃) 20部
・ジビニルベンゼン 0.1部
これに、重合開始剤t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂社製、商品名「パーブチルO」)20部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
調製した重合性単量体組成物を、前記水系媒体中に投入し、62℃,窒素雰囲気下において、TK式ホモミキサーを用いて9,000rpmで7分間撹拌して懸濁させた。所定時間経過後、
・スチレン 5部
・サリチル酸アルミニウム化合物 1部
(ボントロンE−88、オリエント化学社製)
の混合物を加え、さらに9,000rpmで1分間撹拌した。
その後、プロペラ式撹拌装置に移して撹拌しつつ、1時間かけて72℃に昇温し、さらに2時間後、昇温速度40℃/hrで80℃まで昇温し、80℃で5時間反応を行い、重合体粒子を製造した。重合反応終了後、該粒子を含むスラリーを冷却し、スラリーの10倍量の水で洗浄し、ろ過した後、6.67×10-1kPaの圧力下、40℃で48時間乾燥し、分級によって粒子径を調整してトナー粒子(1)を得た。
上記トナー粒子(1)100部に対して、流動性向上剤として、シリコーンオイルで処理された疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:10nm、BET比表面積:180m2/g)1.5部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で4分間混合してトナー(1)を得た。トナー(1)の物性値を、それぞれ前記した方法により測定した。これらの測定結果を表1に示す。
<トナー製造例2>
重合開始剤t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルヘキサノエート20部を8部に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(2)を得た。トナー(2)の物性を表1に示す。
<トナー製造例3>
重合初期の70℃に昇温するまでの時間を15分に変え、さらに1時間後、昇温速度40℃/hrで80℃まで昇温する以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(3)を得た。トナー(3)の物性を表1に示す。
<トナー製造例4>
ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃)20部をポリプロピレンワックス(DSCのメインピーク110℃)15部に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(4)を得た。トナー(4)の物性を表1に示す。
<トナー製造例5>
ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃)20部をポリプロピレンワックス(DSCのメインピーク140℃)15部に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(5)を得た。トナー(5)の物性を表1に示す。
<トナー製造例6>
ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃)20部を5部に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(6)を得た。トナー(6)の物性を表1に示した。
<トナー製造例7>
ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃)20部を65部に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(7)を得た。トナー(7)の物性を表1に示す。
<トナー製造例8>
6.67×10-1kPaの圧力下、40℃での乾燥時間を10時間に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(8)を得た。トナー(8)の物性を表1に示す。
<トナー製造例9>
6.67×10-1kPaの圧力下、40℃での乾燥時間を20時間に変える以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(9)を得た。トナー(9)の物性を表1に示す。
<トナー製造例10>
リン酸三カルシウム4部を2部に変える以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(10)を得た。トナー(10)の物性を表1に示す。
<トナー製造例11>
リン酸三カルシウム4部を7部に変える以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(11)を得た。トナー(11)の物性を表1に示す。
<トナー製造例12>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー12を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(12)を得た。トナー(12)の物性を表1に示す。
<トナー製造例13>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー13を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(13)を得た。トナー(13)の物性を表1に示す。
<トナー製造例14>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー14を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(14)を得た。トナー(14)の物性を表1に示す。
<トナー製造例15>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー15を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(15)を得た。トナー(15)の物性を表1に示す。
<トナー製造例16>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー17を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(16)を得た。トナー(16)の物性を表1に示す。
<トナー製造例17>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー62を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(17)を得た。トナー(17)の物性を表1に示す。
<トナー製造例18>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー74を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(18)を得た。トナー(18)の物性を表1に示す。
<トナー製造例19>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー83を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(19)を得た。トナー(19)の物性を表1に示す。
<トナー製造例20>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー93を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(20)を得た。トナー(20)の物性を表1に示す。
<トナー製造例21>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー94を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(21)を得た。トナー(21)の物性を表1に示す。
<トナー製造例22>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー95を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(22)を得た。トナー(22)の物性を表1に示す。
<トナー製造例23>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー97を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(23)を得た。トナー(23)の物性を表1に示す。
<トナー製造例24>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー109を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(24)を得た。トナー(24)の物性を表1に示す。
<トナー製造例25>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー110を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(25)を得た。トナー(25)の物性を表1に示す。
<トナー製造例26>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー111を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(26)を得た。トナー(26)の物性を表1に示す。
<トナー製造例27>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー120を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(27)を得た。トナー(27)の物性を表1に示す。
<トナー製造例28>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー127を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(28)を得た。トナー(28)の物性を表1に示す。
<トナー製造例29>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー128を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(29)を得た。トナー(29)の物性を表1に示す。
<トナー製造例30>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー129を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(30)を得た。トナー(30)の物性を表1に示す。
<トナー製造例31>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー147を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(31)を得た。トナー(31)の物性を表1に示す。
<トナー製造例32>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー151を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(32)を得た。トナー(32)の物性を表1に示す。
<トナー製造例33>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー154を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(33)を得た。トナー(33)の物性を表1に示す。
<トナー製造例34>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー155を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(34)を得た。トナー(34)の物性を表1に示す。
<トナー製造例35>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー168を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(35)を得た。トナー(35)の物性を表1に示す。
<トナー製造例36>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー174を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(36)を得た。トナー(36)の物性を表1に示す。
<トナー製造例37>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー175を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(37)を得た。トナー(37)の物性を表1に示す。
<トナー製造例38>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー176を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(38)を得た。トナー(38)の物性を表1に示す。
<トナー製造例39>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー180を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(39)を得た。トナー(39)の物性を表1に示す。
<トナー製造例40>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー181を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(40)を得た。トナー(40)の物性を表1に示す。
<トナー製造例41>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー185を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(41)を得た。トナー(41)の物性を表1に示す。
<トナー製造例42>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー191を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(42)を得た。トナー(42)の物性を表1に示す。
<トナー製造例43>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー194を10部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(43)を得た。トナー(43)の物性を表1に示す。
<トナー製造例44>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド2を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(44)を得た。トナー(44)の物性を表1に示す。
<トナー製造例45>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド3を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(45)を得た。トナー(45)の物性を表1に示す。
<トナー製造例46>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド5を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(46)を得た。トナー(46)の物性を表1に示す。
<トナー製造例47>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド6を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(47)を得た。トナー(47)の物性を表1に示す。
<トナー製造例48>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド7を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(48)を得た。トナー(48)の物性を表1に示す。
<トナー製造例49>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントバイオレット19を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(49)を得た。トナー(49)の物性を表1に示す。
<トナー製造例50>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド23を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(50)を得た。トナー(50)の物性を表1に示す。
<トナー製造例51>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド31を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(51)を得た。トナー(51)の物性を表1に示す。
<トナー製造例52>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド48:2を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(52)を得た。トナー(52)の物性を表1に示す。
<トナー製造例53>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド57:1を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(53)を得た。トナー(53)の物性を表1に示す。
<トナー製造例54>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド81:1を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(54)を得た。トナー(54)の物性を表1に示す。
<トナー製造例55>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド122を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(55)を得た。トナー(55)の物性を表1に示す。
<トナー製造例56>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド144を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(56)を得た。トナー(56)の物性を表1に示す。
<トナー製造例57>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド146を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(57)を得た。トナー(57)の物性を表1に示す。
<トナー製造例58>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド150を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(58)を得た。トナー(58)の物性を表1に示す。
<トナー製造例59>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド166を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(59)を得た。トナー(59)の物性を表1に示す。
<トナー製造例60>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド169を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(60)を得た。トナー(60)の物性を表1に示す。
<トナー製造例61>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド177を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(61)を得た。トナー(61)の物性を表1に示す。
<トナー製造例62>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド184を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(62)を得た。トナー(62)の物性を表1に示す。
<トナー製造例63>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド185を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(63)を得た。トナー(63)の物性を表1に示す。
<トナー製造例64>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド202を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(64)を得た。トナー(64)の物性を表1に示す。
<トナー製造例65>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド206を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(65)を得た。トナー(65)の物性を表1に示す。
<トナー製造例66>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド220を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(66)を得た。トナー(66)の物性を表1に示す。
<トナー製造例67>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド221を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(67)を得た。トナー(67)の物性を表1に示す。
<トナー製造例68>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド238を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(68)を得た。トナー(68)の物性を表1に示す。
<トナー製造例69>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド254を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(69)を得た。トナー(69)の物性を表1に示す。
<トナー製造例70>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントレッド269を16部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(70)を得た。トナー(70)の物性を表1に示す。
<トナー製造例71>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー1を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(71)を得た。トナー(71)の物性を表1に示す。
<トナー製造例72>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー15を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(72)を得た。トナー(72)の物性を表1に示す。
<トナー製造例73>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー15:1を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(73)を得た。トナー(73)の物性を表1に示す。
<トナー製造例74>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー15:2を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(74)を得た。トナー(74)の物性を表1に示す。
<トナー製造例75>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー15:4を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(75)を得た。トナー(75)の物性を表1に示す。
<トナー製造例76>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー60を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(76)を得た。トナー(76)の物性を表1に示す。
<トナー製造例77>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー62を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(77)を得た。トナー(77)の物性を表1に示す。
<トナー製造例78>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントブルー66を14部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(78)を得た。トナー(78)の物性を表1に示す。
<トナー製造例79>
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:3を14部使用する代わりに、C.I.ピグメントイエロー17を3部、C.I.ピグメントレッド5を7.5部、C.I.ピグメントブルー15:3を5.5部使用する以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(79)を得た。トナー(79)の物性を表1に示す。
<トナー比較製造例1>
(トナーバインダー1の合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸質量276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃、8時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた。これを160℃まで冷却して、32部の無水フタル酸を加え2時間反応させた。さらに、これを80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行いイソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。次にこのプレポリマー(1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(1)を得た。
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(a)を得た。
ウレア変性ポリエステル(1)200部と変性されていないポリエステル(a)800部を酢酸エチル/エチルメチルケトン(MEK)(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。Tgは62℃であった。
(トナー粒子の作製)
ビーカー内に前記のトナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液300部、ステアリン酸ステアリルを主体とするエステルワックス9部、サリチル酸アルミニウム化合物1部(ボントロンE−88、オリエント化学社製)とシアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3を6部入れ、TK式ホモミキサーで60℃、12000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水730部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)270部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに撹拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間撹拌した。ついでこの混合液を撹拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、体積平均粒径が6.7μmの着色粉体(トナー粒子)を得た。
このトナー粒子100部と、シリコーンオイルで処理された疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:10nm、BET比表面積:180m2/g)1.5部をヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合して、トナー(80)を得た。トナー(80)の物性を表1に示す。
<トナー比較製造例2>
リン酸三カルシウム4部を1.5部に変える以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(81)を得た。トナー(81)の物性を表1に示す。
<トナー比較製造例3>
リン酸三カルシウム4部を8.5部に変える以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー(82)を得た。トナー(82)の物性を表1に示す。
<トナー比較製造例4>
・スチレン/n−ブチルアクリレート共重合体(質量比78/22) 200部
(Mn=24300 Mw/Mn=3.0)
・C.I.ピグメントブルー15:3 14部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・ポリエステル樹脂 8部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=72℃、Mw=12000、Mn=6700)
・ステアリン酸ステアリルワックス(DSCのメインピーク60℃) 20部
上記材料をブレンダーにて混合し、110℃に加熱した二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミル衝突式ジェットミル(日本ニューマチック工業社製)で微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して重量平均粒径7.2μmのトナー粒子(83)を得た。
次に、得られたトナー粒子(83)100部に対して、トナー製造例1で使用した疎水性シリカ微粉体1.7部を加えた混合物をヘンシェルミキサーで混合し、トナー(83)を得た。トナー(83)の物性を表1に示す。
<トナー比較製造例5>
トナー製造例1におけるトナー粒子(1)の製造工程において、トナー粒子を乾燥後に300℃の気流中を約1.5秒間通過させる熱球形化処理を追加する以外はトナー製造例1と同様にしてトナー(84)を得た。トナー(84)の物性を表1に示す。
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
<実施例1>
トナー製造例1で得られたトナー(1)を次のような画像形成装置を用いて評価した。市販のカラーレーザープリンターLBP5700(キヤノン社製)を用いた。その際、露光ユニットを全面縁無し印字が可能なものに置き換えて、転写ユニットの幅を通常より左右にそれぞれ15mm広げたものに置き換えて、定着ユニットとして市販のデジタル複写機IRC3200(キヤノン社製)の定着ユニットの幅を通常より左右にそれぞれ15mm広げ、さらに加熱ローラ、加圧ローラともに表層をPFAで被覆したローラを搭載した置き換えたものを使用し、プロセススピードはLBP5700の定着ユニットと同じになるように設定する以外は本来の設定どおりにて使用した。
表1のトナー製造例1乃至85のカラートナーを用いて、高温高湿環境(30℃,80%RH)、常温常湿環境(23℃,50%RH)、および低温低湿環境(15℃,10%RH)の環境下にて、図1に示すような2%の印字比率の画像を単色の2枚間欠モード(すなわち、2枚プリントアウトする毎に10秒間現像器を休止させ、再起動時の予備動作によりトナーの劣化を促進させるモード)でA4画像6000枚の画像をプリントアウトした。その際に、200枚おきにA3画像にて、(1)縁なしのベタ黒画像、(2)ベタ白画像を出力し、その画像濃度、画像カブリ、積載画像の端部の汚れ、および巻きつきオフセットと定着部材の汚染を評価した。
前記画出し試験において、プリントアウトされた画像の(1)画像濃度および(2)画像カブリを以下のように評価した。これらの評価結果を表2に示す。
(1)画像濃度
通常の複写機用普通紙(75g/m2)を転写材として用いて、前記画出し試験における耐久初期、および耐久終了時のベタ画像にて評価した。そのベタ画像の濃度を「マクベス反射濃度計RD918(マクベス社製)」を用いて測定し、以下の基準で評価した。ここで画像濃度は、白地部分の画像濃度を0.00とする相対濃度として測定された。この評価結果を表2に示す。
A:1.40以上
B:1.35以上、1.40未満
C:1.00以上、1.35未満(実用上問題なし)
D:1.00未満
(2)画像カブリ
前記画出し試験における耐久終了時のベタ白画像の白色度と、転写紙の白色度の差を「REFLECTMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)により測定した。測定された白色度の差からカブリ濃度(%)を算出した。算出されたカブリ濃度を用いて、以下の評価基準により画像カブリを評価した。フィルターは、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックではグリーンフィルターを用いた。この評価結果を表2に示す。
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.0%未満
C:1.0%以上1.5%未満(実用上問題なし)
D:1.5%以上
(3)積載画像の端部の汚れ
前記した低温低湿環境下において印字した2%の印字比率の5000枚から6000枚までの1000枚の画像を積載し、その積載画像の全面印字部の紙こば側面の汚れを目視にて評価した。この評価結果を表2に示す。
A:全く汚れがない
B:うっすらとした汚れが確認できる
C:若干の汚れが確認できる(実用上問題なし)
D:汚れがはっきりと確認できる(実用上問題あり)
(4)巻きつきオフセットと定着部材の汚染
前記した常温常湿環境下において、ベタ画像出力時の巻きつきオフセットの発生と定着部材の汚染を以下の基準で評価した。この評価結果を表2に示す。
A:画像上のオフセット、定着部材への汚染ともに発生せず
B:画像上のオフセットは発生せず、定着部材への汚染は僅かに発生
C:画像上のオフセットの発生が2枚以下で、定着部材への汚染は極軽微
(実用上問題なし)
D:画像上のオフセットの発生が2枚以上、あるいは定着部材への汚染が激しい
(実用上問題あり)
<実施例2〜79、比較例1〜5>
トナー製造例2〜79及びトナー比較製造例1〜5で得られたトナー(2)〜(84)を用いて、実施例1と同様に、画像濃度、画像カブリ、積載画像の端部の汚れ、および巻きつきオフセットと定着部材の汚染を評価した。それらの評価結果を表2に示す。
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
Figure 2006208758
<実施例80>
前述の改造機を用いて、該プリンターのシアンカートリッジにトナー(1);イエローカートリッジにトナー(16);マゼンタカートリッジにトナー(55)をそれぞれ320g充填し、;ブラックカートリッジは純正品を使用し、6000枚のフルカラー画像形成を行った。実施例1と同様に画像濃度、画像カブリ、積載画像の端部の汚れ、および巻きつきオフセットと定着部材の汚染をフルカラーモードにする以外は実施例1に準じて評価した。
Figure 2006208758
本発明に用いられる印字パターンのモデル図である。 本発明に用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明に用いられる定着装置の一例を示す概略図である。
符号の説明
2 供給ローラ
3 規制ブレード
4 現像ローラ
5 感光体
6 現像バイアス電源
7 現像剤
8 撹拌羽
9 帯電ローラ
10 露光装置
11 クリーニング装置
12 転写ローラ
13 転写バイアス電源
14 加熱ローラ
15 加圧ローラ
16 搬送ベルト
17 転写ローラ
18 バックアップローラ
19 加熱装置
20 中間転写ベルト
21 弾性層
22 表面層
23 ロール芯体
24 電磁誘導コイル
P 記録材

Claims (15)

  1. 帯電部材に電圧を印加し、像担持体を帯電させる帯電工程と、帯電された像担持体に、静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、該静電潜像にトナーを転移させて現像する現像工程と、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写部材を介して/介さずに記録材に静電転写させる転写工程と、記録材上のトナー像を加熱定着させる定着工程を有し、像担持体上に繰り返して作像が行われる画像形成方法において、
    (1)該画像形成方法は、記録材の長さよりも主走査方向と副走査方向のうち少なくとも一方が長い画像を像担持体上に形成し、その一部を記録材に転写するものであり、
    (2)該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックス成分を含有するトナー粒子と無機微粒子を有し、該トナーは、
    a)140℃における損失弾性率G”(140℃)が1.0×104dN/m2以上2.0×105dN/m2未満
    b)重量平均粒径(D4)が3〜10μm
    c)平均円形度が0.950〜0.995
    d)該結着樹脂の主たる成分がスチレン−アクリル化合物
    であることを特徴とする画像形成方法。
  2. 損失弾性率G”と貯蔵弾性率G’との比である動的損失正接(tanδ=G”/G’)が70℃以上110℃未満に極小値および極大値を有し、140℃以上200℃未満に極大値を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 該トナーの円形度標準偏差が0.040未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
  4. 該トナーの円形度0.950未満のトナー粒子個数が20%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  5. 該トナーに含有されるワックスがエステルワックスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  6. 該トナーに含有されるワックスが炭化水素系ワックスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  7. 該トナーに含有されるワックスの融点が55℃以上140℃未満であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  8. 前記ビニル系重合体に対して、2〜20質量%のワックスを含むことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  9. 150℃における有機揮発成分分析における、トナー質量を基準としたトルエン換算の有機揮発成分総質量の濃度が300ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  10. 前記有機揮発成分総質量の濃度が250ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  11. 該着色剤が次の中から選ばれることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像形成方法。
    C.I.ピグメントブルー15,C.I.ピグメントブルー15:1,C.I.ピグメントブルー15:2,C.I.ピグメントブルー15:3,C.I.ピグメントブルー15:4,C.I.ピグメントブルー60,C.I.ピグメントブルー66
    C.I.ピグメントレッド2,C.I.ピグメントレッド3,C.I.ピグメントレッド5,C.I.ピグメントレッド6,C.I.ピグメントレッド7,C.I.ピグメントバイオレット19,C.I.ピグメントレッド23,C.I.ピグメントレッド31,C.I.ピグメントレッド122,C.I.ピグメントレッド144,C.I.ピグメントレッド146,C.I.ピグメントレッド150,C.I.ピグメントレッド166,C.I.ピグメントレッド177,C.I.ピグメントレッド184,C.I.ピグメントレッド185,C.I.ピグメントレッド202,C.I.ピグメントレッド206,C.I.ピグメントレッド220,C.I.ピグメントレッド221,C.I.ピグメントレッド238,C.I.ピグメントレッド254,C.I.ピグメントレッド269
    C.I.ピグメントイエロー12,C.I.ピグメントイエロー13,C.I.ピグメントイエロー14,C.I.ピグメントイエロー15,C.I.ピグメントイエロー17,C.I.ピグメントイエロー62,C.I.ピグメントイエロー74,C.I.ピグメントイエロー83,C.I.ピグメントイエロー93,C.I.ピグメントイエロー94,C.I.ピグメントイエロー95,C.I.ピグメントイエロー97,C.I.ピグメントイエロー109,C.I.ピグメントイエロー110,C.I.ピグメントイエロー111,C.I.ピグメントイエロー120,C.I.ピグメントイエロー127,C.I.ピグメントイエロー128,C.I.ピグメントイエロー129,C.I.ピグメントイエロー147,C.I.ピグメントイエロー151,C.I.ピグメントイエロー154,C.I.ピグメントイエロー155,C.I.ピグメントイエロー168,C.I.ピグメントイエロー174,C.I.ピグメントイエロー175,C.I.ピグメントイエロー176,C.I.ピグメントイエロー180,C.I.ピグメントイエロー181,C.I.ピグメントイエロー185,C.I.ピグメントイエロー191,C.I.ピグメントイエロー194
  12. 前記トナー粒子は水系媒体中にて製造されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  13. 前記トナー粒子は懸濁重合により製造されることを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。
  14. 該トナーの平均円形度が0.970以上であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  15. 該トナーの重量平均粒径(D4)が4〜8μmであることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の画像形成方法。
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