JP2006259460A - 静電荷像現像用非磁性一成分トナー及び該トナーを用いる画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくともポリエステルを含む樹脂からなり、
体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dp)との比(Dv/Dp)が1.05〜1.25であり、フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下であり、
湿式造粒法で作られるものであり、
該樹脂がフッ素原子を含むものであり、
フッ素原子含有量が0.01〜0.5wt%であり、
回動するトナー搬送部材、該搬送部材と接触してトナーを該搬送部材表面に供給する供給ローラーからなるトナー供給部材、および該搬送部材表面に当接され、前記搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制するトナー規制部材とを有する現像装置に使用されることを特徴とする静電荷像現像用非磁性一成分トナー及び画像形成方法。
【選択図】 なし
Description
そのなかでも、小規模事業所(Small Office Home Office,SOHO)で使用される、もしくはオフィスに分散して設置されるプリンタ、MFPは大きな出荷台数を占めるが、それらには、安価でかつコンパクトなものが望まれる。そういったニーズを達成するためには、少ない部品点数で構成できる非磁性一成分現像プロセスが有利である。
非磁性一成分現像プロセスは、トナー担持体に当接したトナー規制部材によって、トナー粒子に摩擦による電荷を与えると同時にトナー担持体上に薄く塗布しトナー担持体と潜像担持体とが対向した現像領域に搬送し、潜像担持体上の静電潜像を現像し、トナー画像として顕像化する方法である。
非磁性一成分現像において、トナーはトナー規制部材との摩擦によって現像に必要な電荷を付与されるため、充分な電荷を均一に付与するためにはトナー規制部材はある程度の圧力でトナー担持体に当接しなければならないが、連続して現像動作を行った場合、トナー規制部材の圧力によりトナーが割れたり、担持体表面にトナーが融着したり凝集固着し、形成される画像に濃度ムラ等が発生するといった問題があった。
そこで、樹脂分子量を比較的低く抑える代わりに、トナーの形状を球形またはそれに近い形にすることで、トナー粒子にかかる力の局在化を防ぐ方法が考えられる。
たとえば、少なくとも樹脂および顔料を混合、混練、粉砕、分級することにより得られるトナーにおいて、分級後もしくは分級工程において樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより、トナー粒子の円形度を上げる方法があるが、工程の複雑化、トナー同士の融着や、トナー中に含有されているワックス成分などのブリードの発生、製造時に消費されるエネルギーの増大といった点で、好ましいとはいえない。
そこで、近年、さまざまな製法による重合トナーが上市されてきた。
例えば、特許文献1には、形状が揃い、粒度分布、帯電量分布がシャープなトナー粒子を得るための方法として、例えば乳化重合法により得られる樹脂粒子と着色剤粒子とを会合(凝集および融着)させる方法が知られている。この方法では球形にちかい形状を有するトナーを得ることができるが、トナー規制部材の圧力により樹脂粒子の融着界面でしばしば割れを生じ、画像劣化を引き起こす。
尚、懸濁重合法によるトナーについては、例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4に記載されている。
一方、有機溶媒中に少なくとも変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することによりトナーを得る方法が知られている(特許文献5)。この方法によれば、ポリエステルを主成分とする球形に近い形状のトナーを作成でき、低温定着性との両立が可能となる。
しかし、変性ポリエステルの伸長反応として、イソシアネートとアミン、アルコールの反応を利用することが多く、それに由来するウレア結合やウレタン結合はトナーの負帯電性を阻害し帯電不良による画像地汚れなどが発生するため、別途負帯電性を付与する方策が必要となる。
そこで、たとえばサリチル酸亜鉛などの着色の少ない帯電制御剤を分散させてトナーを作成する方法が考えられるが、均一に分散することが難しく、トナーの帯電性が不均一になり、トナー飛散や地汚れが発生する。
特許文献6には、トナーを水系媒体中の分散した状態で、トナー荷電性を付与する界面活性剤をトナー表面の吸着させることで、上記欠点を克服することが示されているが、あくまでトナー表面が処理されるのみで、トナー規制部材との摩擦を繰り返すうちに表面が削れ、トナーの荷電性が低下する欠点があった。
また、トナー表面に帯電制御剤をヘンシェルミキサーなどを用いて乾式処理する方法も考えられるが、トナー規制部材の圧力により次第に帯電制御剤が離脱し、浮遊した帯電制御剤が現像ローラなどを汚染し帯電不良を起こす。
つまり、非磁性一成分現像プロセスに適応したトナーとして求められる性質としては、
1.トナー規制部材の圧力に耐えうる十分な強度、形状を有しており
2.帯電部位が比較的表面近傍に均一に存在し、スペントしないこと
の2つが重要である。
本発明の第1は、少なくともポリエステルを含む樹脂からなり、
体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dp)との比(Dv/Dp)が1.05〜1.25であり、フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下であり、
湿式造粒法で作られるものであり、
該樹脂がフッ素原子を含むものであり、
トナー中のフッ素原子含有量が0.01〜0.5重量%であり、
回動するトナー搬送部材、該搬送部材と接触してトナーを該搬送部材表面に供給する供給ローラーからなるトナー供給部材、および該搬送部材表面に当接され、前記搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制するトナー規制部材とを有する現像装置に使用されることを特徴とする静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第2は、有機溶媒中に少なくとも変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第3は、該トナーの樹脂のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が1〜20重量%であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第4は、該トナーのTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が5000〜20000であり、数平均分子量(Mn)が2000〜10000であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第5は、ワックスを含有し、該ワックスの含有量が5〜15重量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第6は、ガラス転移温度が40〜65℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第7は、トナー表面のフッ素原子量が0.2〜15原子%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第8は、少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーに含有されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第9は、少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第10は、該水系媒体は、樹脂微粒子が分散された媒体であり、少なくとも該トナー中のフッ素原子が、該樹脂微粒子中に含まれるフッ素原子に由来することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナーに関する。
本発明の第11は、回動するトナー搬送部材、該搬送部材と接触してトナーを該搬送部材表面に供給する供給ローラーからなるトナー供給部材、および該搬送部材表面に当接され、前記搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制するトナー規制部材とを有する現像装置を用いる画像形成方法において、
該トナー粒子が湿式造粒法で作られるものであり、
該トナーの体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dp)との比(Dv/Dp)が1.05〜1.25であり、フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下であり、
該トナーの結着樹脂が少なくともポリエステルからなり、
該結着樹脂がフッ素原子を含むものであり、
該トナーのフッ素原子含有量が0.01〜0.5重量%であることを特徴とする画像形成方法に関する。
本発明の第12は、該トナーが、有機溶媒中に少なくとも変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた乾式トナーであることを特徴とする請求項11に記載の画像形成方法に関する。
本発明の第13は、該トナーの樹脂のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が1〜20重量%であることを特徴とする請求項11〜12のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第14は、該トナーのTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が5000〜20000であり、数平均分子量(Mn)が2000〜10000であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第15は、該トナーがワックスを含有し、該ワックスの含有量が5〜15重量%であることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第16は、該トナーのガラス転移温度が40〜65℃であることを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第17は、該トナーのトナー表面のフッ素原子量が0.2〜15原子%であることを特徴とする請求項11〜16のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第18は、少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーに含有されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第19は、少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物であることを特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第20は、該水系媒体は、樹脂微粒子が分散された媒体であり、少なくとも該トナー中のフッ素原子が、該樹脂微粒子中に含まれるフッ素原子に由来することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
トナーの体積平均粒径(Dv)は3〜8μmが好ましい。3μm未満では、クリーニング不良、人体への悪影響が懸念され、8μm以上では、画像品位が低下する。
フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下、好ましくは、0.950以上0.995未満である。
トナー中のフッ素原子含有量は0.01〜0.5重量%、好ましくは0.05〜0.45重量%、さらに好ましくは0.1〜0.4重量%である。0.01重量%未満では効果が見られず、0.5重量%を超える場合は定着性が低下する。
THF可溶分の重量平均分子量Mwが5000〜20000であり、数平均分子量Mnが2000〜10000であることが好ましい。これらの値を下回ると、帯電性が著しく低下し、これらの値を上回ると、下限定着温度が上昇したり、画像光沢が極端に低く、色再現範囲が狭くなる。
トナー中の該ワックスの含有量は5〜15重量%、好ましくは7〜10重量%である。5重量%を下回ると、定着部材への巻きつきが発生し、15重量%を上回るとトナーの耐熱保管性が低下する。
本トナーのガラス転移温度は40〜65℃である。40℃を下回るとトナーの耐熱保管性が損なわれ、65℃を上回ると、下限定着温度が高くなる。
トナー表面のフッ素原子量は0.2〜15原子%、好ましくは0.5〜10原子%、さらに好ましくは0.5〜5原子%である。0.2原子%未満では本発明の効果が発現せず、15原子%を超える場合は定着性が低下する
<変性ポリエステル樹脂>
本発明において、変性ポリエステル系樹脂としてイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを用いることが出来る。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ポリオール(1)としては、フッ素原子を持たないジオール(1−1)とフッ素原子を持たない3価以上のポリオール(1−2)およびフッ素原子を有するポリオール(1−F)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)、または(1−1)と少量の(1−F)の混合物、または(1−1)と少量の(1−2)と少量の(1−F)の混合物が好ましい。
フッ素原子を持たないジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);
アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);
ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;
上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
フッ素原子を持たない3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);
3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
3,3′−ジフルオロ−4,4′−ジヒドロキシビフェニル、等の4,4′−ジヒドロキシビフェニル類;
ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1−フェニル−1,1−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(別名:テトラフルオロビスフェノールA)、2,2−ビス(3−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン等のビス(ヒドロキシフェニル)アルカン類;
ビス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル等のビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル類;
などが挙げられる。
ポリカルボン酸(2)としては、フッ素原子を持たないジカルボン酸(2−1)とフッ素原子を持たない3価以上のポリカルボン酸(2−2)およびフッ素原子を有するポリカルボン酸(2−F)が挙げられ、(2−1)単独、または(2−1)と少量の(2−2)の混合物、または(2−1)と少量の(2−F)の混合物、または(2−1)と少量の(2−2)と少量の(2−F)の混合物が好ましい。
フッ素原子を持たないジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
フッ素原子を持たない3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
3−フルオロイソフタル酸、
2−フルオロイソフタル酸、
2−フルオロテレフタル酸、
2,4,5,6−テトラフルオロイソフタル酸、
2,3,5,6−テトラフルオロテレフタル酸、
5−トリフルオロメチルイソフタル酸、
2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス(3−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ビフェニルジカルボン酸、
3,3’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ビフェニルジカルボン酸、
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3′−ビフェニルジカルボン酸、
ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物
などが挙げられる。
<ポリオールとポリカルボン酸の比>
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α′,α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
<イソシアネート基と水酸基の比>
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
〔プレポリマー中のイソシアネート基の数〕
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、架橋及び/又は伸長後の変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
本発明において、架橋剤及び/又は伸長剤として、アミン類を用いることができる。アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
ジアミン(B1)としては、
芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4′ジアミノジフェニルメタン、テトラフルオロ−p−キシリレンジアミン、テトラフルオロ−p−フェニレンジアミンなど);
脂環式ジアミン(4,4′−ジアミノ−3,3′ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);
および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ドデカフルオロヘキシレンジアミン、テトラコサフルオロドデシレンジアミンなど)などが挙げられる。
3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
さらに、必要により架橋及び/又伸長は停止剤を用いて反応終了後の変性ポリエステルの分子量を調整することができる。停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
<アミノ基とイソシアネート基の比率>
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2より大きかったり1/2未満では、ウレア変性ポリエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
本発明においては、前記変性されたポリエステル(A)単独使用だけでなく、この(A)と共に、変性されていないポリエステル(C)をトナーバインダー成分として含有させることが重要である。(C)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上する。(C)としては、前記(A)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(C)と同様である。また、(C)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(A)と(C)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(A)のポリエステル成分と(C)は類似の組成が好ましい。(A)を含有させる場合の(A)と(C)の重量比は、通常5/95〜75/25、好ましくは10/90〜25/75、さらに好ましくは12/88〜25/75、特に好ましくは12/88〜22/78である。(A)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
<未変性ポリエステルの分子量>
(C)のピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、30000を超えると低温定着性が悪化する。(C)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(C)の酸価は通常0.5〜40、好ましくは5〜35である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。また、酸価及び水酸基価がそれぞれこの範囲を越えるものは高温高湿度下、低温低湿度下の環境下において、環境の影響を受けやすく、画像の劣化を招きやすい。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。
着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。
マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、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−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−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、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−アクリロニトリル−インデン共重合体、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、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
また、本発明に係るトナーには、トナーバインダー、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。ワックスとしては、公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。
カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。
これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
本発明においては、トナー中のワックス含有量が、樹脂成分100重量%に対して5〜15重量%であることがより好ましい。トナー全量に対するワックス量が5重量%未満だと、定着時には、定着部材表面でワックスがしみ出して定着部材にくっつかないようにしているが、ワックス量が少ないため、ワックスによる離型効果がなくなり、そのため、ホットオフセットの余裕度がなくなることがある。一方、15重量%を超えると、ワックスは低温で溶融するため、熱エネルギー、機械エネルギーの影響を受けやすく、現像部でのキャリアとの攪拌時に、ワックスがトナー表面から離脱し、トナー規制部材や感光体に付着し、画像ノイズを発生させることがある。
また、ワックスの示差走査熱量計(DSC)により測定される昇温時の吸熱ピークは、65〜115℃でトナーの低温定着が可能になるが、融点が65℃未満では流動性が悪くなり、115℃より高いと定着性が悪くなる傾向がある。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩(フッ素変性四級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明において帯電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらのはマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練する事もできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。更には、ヘンシェルミキサー等で外添混合してもよい。
<無機微粒子>
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET(Brunauer,Emmett,Teller)法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
<外添剤の表面処理>
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。
例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリ マー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
本発明に係るトナーには、樹脂微粒子を添加することが好ましい。
樹脂微粒子を形成する樹脂としては、水性分散体を形成しうる樹脂であれば、いかなる樹脂であっても使用でき、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良いが、例えはビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、2種以上を併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすいという観点からビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびそれらの併用である。
ビニル系樹脂は、ビニル系モノマーを単独重合または共重合したポリマーである。ビニル系モノマーとしては、下記(1)〜(10)が挙げられる。
(1)ビニル系炭化水素として、
脂肪族ビニル系炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレンレン、ブテン、イソブチレン、ぺンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα−オレフィン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
脂環式ビニル系炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えばシクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等;テルペン類、例えばピネン、リモネン、インデン等。
芳香族ビニル系炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン等;およびビニルナフタレン等が挙げられる。
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニル系モノマーが挙げられる。
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えはビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸、ポリ(n=2〜30)オキシアルキレン(エチレン、プロピレン、ブチレン:単独、ランダム、ブロックでもよい)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[ポリ(n=5〜15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等]、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル、および下記一般式(i)〜(iii)で示される硫酸エステルもしくはスルホン酸基含有モノマー;ならびそれらの塩等が挙げられる。
(メタ)アクリロイルオキシアルキル燐酸モノエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、フェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシアルキル(炭素数1〜24)ホスホン酸類、例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸;ならびにそれらの塩等が挙げられる。
なお、上記(2)〜(4)の塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩もしくは4級アンモニウム塩が挙げられる。
ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等が挙げられる。
アミノ基含有ビニル系モノマー:アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロ一ル、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾール、ならびにこれらの塩等が挙げられる。
アミド基含有ビニル系モノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等。
ニトリル基含有ビニル系モノマー:(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレ一ト等が挙げられる。
4級アンモニウムカチオン基含有ビニル系モノマー:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルアミン等の3級アミン基含有ビニル系モノマーの4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)。
ニトロ基含有ビニル系モノマー:ニトロスチレン等が挙げられる。
グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等が挙げられる。
ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル−4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチル−α−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系モノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド10モル付加物(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキサイド30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等、ビニル(チオ)エーテル、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ヒニルブチルエーテル、ビニル−2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル−2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル−2−ブトキシエチルエーテル、3,4−ジヒトロ−1,2−ピラン、2−ブトキシ−2′−ビニロキシジエチルエーテル、ビニル−2−エチルメルカプトエチルエーテル、アセトキシスチレン、フェノキシスチレン。ビニルケトン、例えはビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルフェニルケトン;ビニルスルホン、例えばジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルフォン、ジビニルスルフォン、ジビニルスルフォキサイド等が挙げられる。
イソシアナートエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等が挙げられる。
4−フルオロスチレン、2,3,5,6−テトラフルオロスチレン、ペンタフルオロフェニル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロベンジル(メタ)アクリレート、ペルフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ペルフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,4H−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、ペルフルオロオクチル(メタ)アクリレート、2−ペルフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、トリヒドロペルフルオロウンデシル(メタ)アクリレート、
ペルフルオロノルボニルメチル(メタ)アクリレート、1H−ペルフルオロイソボルニル(メタ)アクリレート、2−(N−ブチルペルフルオロオクタンスルホンアミド)エチル(メタ)アクリレート、2−(N−エチルペルフルオロオクタンスルホンアミド)エチル(メタ)アクリレート、並びにα−フルオロアクリル酸から誘導された対応する化合物。
ビス−ヘキサフルオロイソプロピルイタコネート、ビス−ヘキサフルオロイソプロピルマレエート、ビス−ペルフルオロオクチル イタコネート、ビス−ペルフルオロオクチルマレエート、ビス−トリフルオロエチル イタコネートおよびビス−トリフルオロエチルマレエート。
ビニルヘプタフルオロブチレート、ビニルペルフルオロヘプタノエート、ビニルペルフルオロノナノエート、およびビニルペルフルオロオクタノエート等が挙げられる。
ビニル系モノマーの共重合体としては、上記(1)〜(10)の任意のモノマー同士を、2つまたはそれ以上の個数で、任意の割合で共重合したポリマーが挙げられるが、例えばスチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。樹脂微粒子にフッ素を導入する場合は、上記(10)の任意のモノマー1つまたはそれ以上の個数で任意の割合で共重合させる。
上記樹脂は、水性分散体中で樹脂微粒子を形成させるため、少なくとも水性分散体を形成する条件下で水に完全に溶解していないことが必要である。そのため、ビニル系樹脂が共重合体である場合には、ビニル系樹脂を構成する疎水性モノマーと親水性モノマーの比率は、選ばれるモノマーの種類によるが、一般に疎水性モノマーが10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。疎水性モノマーの比率が、10%以下になるとビニル系樹脂が水溶性になり、トナーの粒径均一性が損なわれる。ここで、親水性モノマーとは水に任意の割合で溶解するモノマーをいい、疎水性モノマーとは、それ以外のモノマー(基本的に水に混和しないモノマー)をいう。
樹脂を樹脂微粒子の水性分散液にする方法は、特に限定されないが、以下の(a)〜(h)が挙げられる。
(a)ビニル系樹脂の場合において、モノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法または分散重合法等の重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液を適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、その後に加熱したり、硬化剤を加えたりして硬化させて樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化しても良い。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
(d)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を機械回転式またはジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(e)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(f)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に溶剤を添加するか、またはあらかじめ溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次いで、溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法。
(g)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、これを加熱または減圧等によって溶剤を除去する方法。
(h)あらかじめ高分子化反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い。)により作製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
樹脂微粒子を構成する樹脂の酸価は、5〜300mgKOH/g、好ましくは20〜250mgKOH/g、さらに好ましくは30〜220mgKOH/gの範囲にする。
酸価が低すぎると、分散液滴の分散安定性が著しく乏しくなり、酸価が高すぎると、トナー表面の吸湿性が高くなり、トナーの帯電性能の環境変動が大きくなる。
<樹脂微粒子の粒子径>
樹脂微粒子の粒径は、通常、トナーの粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[樹脂微粒子の体積平均粒径]/[トナーの体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。かかる粒径比が、0.3より大きいと樹脂微粒子がトナーの表画に効率よく吸着しないため、得られるトナーの粒度分布が広くなる傾向がある。また、樹脂微粒子の体積平均粒径は、所望の粒径のトナーを得るのに適した粒径になるように、上記粒径比の範囲で適宜調整することができる。例えば、体積平均粒子径5μmのトナーを得たい場合には、好ましくは0.0025〜1.5μm、特に好ましくは0.005〜1.0μmの範囲、10μmのトナーを得た場合には、好ましくは0.005〜3.0μm、特に好ましくは0.05〜2.0μmである。なお、体積平均粒径は、レーザードップラー式粒度分布測定装置(UPA−150;日機装製)やレーザー式粒度分布測定装置(LA−920;堀場製作所製)やマルチサイザーII(コールター社製)で測定できる。
次に、水系媒体中でのトナー製造法について説明する。
本発明に係るトナーは、少なくともポリエステルプレポリマーと着色剤からなるトナー組成物を、有機溶剤に溶解または分散させ、該溶解物または分散物を水系媒体中で無機分散剤または樹脂微粒子の存在する中分散せしめ、該溶解物または分散物中で該プレポリマーの重付加反応をさせた後、溶剤を除去することにより得ることができる。少なくともポリエステルプレポリマーと着色剤からなるトナー組成物を溶解または分散させる有機溶剤は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、後の溶剤除去が容易になる点から好ましい。このような有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。ポリエステルプレポリマー100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。
次に、用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。トナー組成物100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2000重量部を超えると経済的でない。
上記水系媒体中に、トナー組成物の溶解物または分散物を、無機分散剤または樹脂微粒子の存在する中分散させる。
無機分散剤としては、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ハイドロキシアパタイトなどが用いられる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
また、トナー組成物が含まれる油性相を水系媒体中に乳化、分散させるために、必要に応じて、界面活性剤等を用いることもできる。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。
好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸、及び、その金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩などが挙げられる。
また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。
例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長及び/又は架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、ポリエステルプレポリマーを含むトナー組成物からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
ポリエステルプレポリマーからウレア変性ポリエステルを合成する工程は、水系媒体中にトナー組成物を分散する前にアミン類を加えて反応させても良いし、水系媒体中にトナー組成物を分散した後にアミン類を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。
後者の場合、製造されるトナー粒子表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。上記重付加反応に要する時間は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造と、加えたアミン類との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
得られた乳化分散体から有機溶剤を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。
乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
乳化分散時のトナー粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。
得られた不要の微粒子、または粗粒子は、再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。さらに、用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
本発明のトナーは、たとえば図1で示されるような画像形成装置で使用することができる。
この画像形成装置には、潜像保持手段である感光体(感光ベルト102)と、感光ベルト102の図1中右側にイエロー,マゼンタ,シアン,黒の4色の異なる色のトナーを充填した現像装置1Y,1M,1C,1Kが配置されており、現像装置1Cの下部には感光ベルト102に潜像を形成するための露光装置104が配置され、感光ベルト102の下部には帯電装置105が配置されている。
露光装置104の下側には記録媒体である紙を溜めておく給紙カセット106が配置される。
感光ベルト102の図1中左側には、中間転写体(転写ドラム107)が配置され、その上部に定着装置101が配置される。また、現像装置1Y,1M,1C,1Kには、図示しない識別形状部がある。
潜像保持手段である感光ベルト102が、矢印102aの方向に駆動される。駆動される感光ベルト表面の感光層が帯電装置105によって一様に帯電される。次に、パソコン,イメージスキャナなどによる画像,文字情報を、露光装置104によってドット単位で露光し、感光ベルト102上に静電潜像を形成する。感光ベルト102上に形成された静電潜像は、現像装置1Y,1M,1C,1Kのいずれかによって、対応する色のトナー像に現像される。感光ベルト102上に形成されたトナー像は矢印107aの方向に回転する転写ドラム107上に転写される。
上述したサイクルを、現像装置1Y、1M、1C、1Kに対し順次行うことにより、4色のトナーを重ね合わせたカラートナー像が転写ドラム107上に形成される。
それに合わせ、給紙カセット106から用紙,OHP等の記録媒体がタイミングを合わせ送られてくることにより、記録媒体上にトナー画像が転写される。
トナー画像が転写された記録媒体が定着装置101を通り、熱と圧力が加わることにより、トナーが溶融し記録媒体に定着され、画像形成装置の上部に排出される。
次に、現像装置について説明する。
図2は前記現像装置1Y、1M、1C、1Kの概略図である。トナー格納室1には現像に用いるトナー2が格納されている。
トナー格納室1内には搬送羽根3が配置しており、それらの回転によって現像ロール5側にトナー2を搬送するように構成されている。
トナー格納室1前部には導電性弾性発泡ロールからなる供給ロール4が配置されており、トナー格納室1前部に搬送されたトナー2を現像ロール5に供給する。現像ロール5上に供給されたトナー2は、規制ブレード6によって現像に適正なトナー層厚に規制され、かつ規制ブレード6との摺擦によりトナーが摩擦帯電する。
<粒子径(コールター)>
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を固形分にして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分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーのT体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dp)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。
この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000により平均円形度として計測した値である。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
フッ素の原子%とは、全原子個数に対するフッ素の原子個数が占める割合である。
トナー中のフッ素原子含有量は、JIS−K0102(第34項)に規定されているランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法で測定した。
<表面フッ素含有量>
トナー表面フッ素元素量は以下の手法で測定した。
本発明におけるトナー表面はXPS法により測定される分析深さと定義する。具体的にはトナー表面数nm程度の極表面の分析領域となる。
装置は、XPS(X線光電子分光法)法を用い以下の条件で測定した。
装置 :PHI社製1600S型X線光電子分光装置
X線源 :MgKα(400W)
分析領域:0.8mm×2.0mm
前処理 :試料はアルミ皿内に一面に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダに接着させて測定した。分析領域から算出すると40000〜70000個程度のトナー粒子の平均的な表面フッ素量が測定可能となる。
表面原子濃度算出;PHI社提供の相対感度因子を用いた。
<有機微粒子エマルションの合成>
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン77部、メタクリル酸77部、アクリル酸ブチル87部、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート35部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をUPA−150で測定した体積平均粒径は、37nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは56℃であった。
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
<低分子ポリエステルの合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
[低分子ポリエステル1〕は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行ない、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス110部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。
[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、イソホロンジアミン4.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
<脱溶剤>
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った(超音波アルカリ洗浄2回)。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体1]を得た。体積平均粒径(Dv)は5.6μm、個数平均粒径(Dp)は5.0μmで、Dv/Dpは1.12、平均円形度は0.96、トナー母体のフッ素含有量は0.11重量%、トナー表面のフッ素原子量は0.9原子%であった。ついで、この母体トナー100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明の現像剤Aを得た。
<LP1500C耐久評価>
この現像剤をエプソン社製LP−1500Cの黒トナーカートリッジに入れ、初期および白紙通紙800枚後における画質評価を行ったところ、いずれの画像とも地汚れは見られなかった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン80部、メタクリル酸80部、アクリル酸ブチル99部、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート18部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液2]を得た。[微粒子分散液2]をUPA−150で測定した体積平均粒径は、36nmであった。[微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは57℃であった。
実施例1の[微粒子分散液1]を、上記[微粒子分散液2]に変更したこと以外は同様にして[水相2]を作成し、[乳化スラリー2]、[分散スラリー2]、[濾過ケーキ2]を経て現像剤Bを得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン72部、メタクリル酸72部、アクリル酸ブチル63部、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート65部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液3]を得た。[微粒子分散液3]をUPA−150で測定した体積平均粒径は、41nmであった。[微粒子分散液3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは56℃であった。
実施例1の[微粒子分散液1]を、上記[微粒子分散液3]に変更したこと以外は同様にして[水相3]を作成し、[乳化スラリー3]、[分散スラリー3]、[濾過ケーキ3]を経て現像剤Cを得た。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液4]を得た。[微粒子分散液4]をUPA−150で測定した体積平均粒径は、41nmであった。[微粒子分散液4]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは56℃であった。
実施例1の[微粒子分散液1]を、上記[微粒子分散液4]に変更したこと以外は同様にして[水相4]を作成した。
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、テトラフルオロ−p−キシレンジアミン3.2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相4]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー4]を得た。
実施例1の[乳化スラリー1]を、上記[乳化スラリー4]に変更したこと以外は同様にして、[分散スラリー4]、[濾過ケーキ4]を経て現像剤Dを得た。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物652部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物51部、テレフタル酸283部、無水トリメリツト酸22部、2,2−ビス(3−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン60部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル5]を得た。[中間体ポリエステル5]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9200、Tg57℃、酸価0.6、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル5]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー5]を得た。[プレポリマー5]の遊離イソシアネート重量%は、1.61%であった。
実施例4の[プレポリマー1]を、上記[プレポリマー5]に変更したこと以外は同様にして、乳化を行い[乳化スラリー5]を作成し、[分散スラリー5]、[濾過ケーキ5]を経て現像剤Eを得た。
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、イソホロンジアミン4.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相4]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー101]を得た。
実施例1の[乳化スラリー3]を、上記[乳化スラリー101]に変更したこと以外は同様にして[分散スラリー101]、[濾過ケーキ101]を経て現像剤Xを得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液102]を得た。
[原料溶解液102]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液102]を得た。[顔料・WAX分散液102]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
[顔料・WAX分散液102]648部、[プレポリマー1]を154部、イソホロンジアミン4.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相4]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー102]を得た。
実施例1の[乳化スラリー3]を、上記[乳化スラリー102]に変更したこと以外は同様にして[分散スラリー102]、[濾過ケーキ102]を経て現像剤Yを得た。
各種評価結果を表1に示す。
2 トナー
3 搬送羽根
4 供給ロール
5 現像ロール
6 規制ブレード
1C 現像装置
1K 現像装置
1M 現像装置
1Y 現像装置
101 定着装置
102 感光ベルト
102a 感光ベルトの駆動方向
104 露光装置
105 帯電装置
106 給紙カセット
107 転写ドラム
107a 転写ドラムの回転方向
Claims (20)
- 少なくともポリエステルを含む樹脂からなり、
体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dp)との比(Dv/Dp)が1.05〜1.25であり、フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下であり、
湿式造粒法で作られるものであり、
該樹脂がフッ素原子を含むものであり、
トナー中のフッ素原子含有量が0.01〜0.5重量%であり、
回動するトナー搬送部材、該搬送部材と接触してトナーを該搬送部材表面に供給する供給ローラーからなるトナー供給部材、および該搬送部材表面に当接され、前記搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制するトナー規制部材とを有する現像装置に使用されることを特徴とする静電荷像現像用非磁性一成分トナー。 - 有機溶媒中に少なくとも変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料を溶解又は分散させ、
該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。 - 該トナーの樹脂のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が1〜20重量%であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- 該トナーTHF可溶分の重量平均分子量Mwが5000〜20000であり、数平均分子量Mnが2000〜10000であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- ワックスを含有し、該ワックスの含有量が5〜15重量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- ガラス転移温度が40〜65℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- トナー表面のフッ素原子量が0.2〜15原子%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- 少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーに含有されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- 少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- 該水系媒体は、樹脂微粒子が分散された媒体であり、少なくとも該トナー中のフッ素原子が、該樹脂微粒子中に含まれるフッ素原子に由来することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用非磁性一成分トナー。
- 回動するトナー搬送部材、該搬送部材と接触してトナーを該搬送部材表面に供給する供給ローラーからなるトナー供給部材、および該搬送部材表面に当接され、前記搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制するトナー規制部材とを有する現像装置を用いる画像形成方法において、
該トナー粒子が湿式造粒法で作られるものであり、
該トナーの体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dp)との比(Dv/Dp)が1.05〜1.25であり、フロー式粒子像分析装置による該トナーの平均円形度が0.940以上0.995以下であり、
該トナーの結着樹脂が少なくともポリエステルからなり、
該結着樹脂がフッ素原子を含むものであり、
該トナーのフッ素原子含有量が0.01〜0.5重量%であることを特徴とする画像形成方法。 - 該トナーが、有機溶媒中に少なくとも変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、及びトナー組成分を含む材料を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られた乾式トナーであることを特徴とする請求項11に記載の画像形成方法。
- 該トナーの樹脂のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が1〜20重量%であることを特徴とする請求項11〜12のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該トナーのTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が5000〜20000であり、数平均分子量(Mn)が2000〜10000であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該トナーがワックスを含有し、該ワックスの含有量が5〜15重量%であることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該トナーのガラス転移温度が40〜65℃であることを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該トナーのトナー表面のF原子量が0.2〜15原子%であることを特徴とする請求項11〜16のいずれかに記載の画像形成方法。
- 少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーに含有されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の画像形成方法。
- 少なくとも該フッ素原子含有化合物が、該プレポリマーと伸長及び/又は架橋する化合物であることを特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該水系媒体は、樹脂微粒子が分散された媒体であり、少なくとも該トナー中のフッ素原子が、該樹脂微粒子中に含まれるフッ素原子に由来することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の画像形成方法。
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