JP2009180781A - 電子写真用トナー、電子写真用現像剤、電子写真用トナーの製造方法、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐オフセット性と低温定着性の両立が可能な電子写真用トナーを提供する。
【解決手段】少なくとも着色剤、結着樹脂を含有する電子写真用トナーであって、結着樹脂がビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも着色剤、結着樹脂を含有する電子写真用トナーであって、結着樹脂がビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる。
【選択図】なし
Description
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像を現像するための電子写真用トナーに関する。
電子写真法による画像形成は、一般に以下の手順で行われる。先ず、光導電性物質を利用して感光体上に電気的潜像を形成した後、トナーを用いて感光体上の潜像を現像することによりトナー画像を形成する。次に、感光体上のトナー画像を紙等の転写材に転写し、その後、熱や圧力、あるいは溶剤蒸気等により定着を行ってプリント物を作製する。また、感光体上に残ったトナーは種々の方法でクリーニングされる。これらの工程を経て画像形成が行われている。
近年、この様な画像形成装置は、オリジナル原稿を複写する複写機としてのみでなく、コンピュータにより出力された画像情報を出力するプリンタとして、あるいは個人向けのパーソナルコピーという分野でも使用される様になった。この様な背景から、これまで以上に小型化、軽量化、高速化、信頼性が厳しく要求される様になり、機械周りについては種々な点でよりシンプルな要素で構成される様になってきた。一方、トナーへの要求性能はより高度なものになり、トナーの性能向上が達成されなければ、上記要求を満たすことができないとも言える状況にある。
トナーに要求される性能としては、帯電、定着特性等、種々の特性があるが、特に、トナーを構成するバインダ樹脂は、転写紙への定着性能と耐オフセット性能の向上が要求されている。ここで、耐オフセット性能とは、トナーがある温度において以下に説明するコールドオフセットやホットオフセットを発生させない能力のことである。
すなわち、ヒートロール定着では、転写紙上に静電的に付着したトナー粒子は加圧、加熱された熱ロール間を通過することにより溶融して転写紙上に定着する。ところが、その際にロールの表面温度が低すぎるとトナー粒子層全体が充分に加熱されず、加熱ロールに接触した面のみが軟化して加熱ロールに付着する。転写紙側のトナーは軟化していないため付着力が生じず、結局、転写紙上のトナー層は転写紙に定着することなく、ほとんどが定着ロール側に移行する。この現象をコールドオフセットと呼んでいる。
逆に、ロール表面の温度が高すぎると、溶融したトナーの粘度が低下する。それに伴い、溶融したトナー層の内部凝集力も急激に低下して加熱ロールへの付着力を下回る。その結果、溶融したトナー層は破断して転写紙、及び定着ロール双方に移行する。これをホットオフセットと呼び、加熱ロールの汚染の原因となっている。ヒートロールに付着したトナーは転写紙に再転写して非画像部を汚し、画質の低下をもたらす。
この様に、トナーを構成するバインダ樹脂は、広い温度領域でコールドオフセットやホットオフセットを発生させることのない耐オフセット性能を有するとともに、かつ、優れた定着特性を有することが求められている。
一方、カラー複写機及びカラープリンタの分野では、更に画像形成の高速化が望まれている。より高速化に対応するためには、迅速な定着性が必要とされ、トナー性能として迅速な定着性と低温定着性を兼ね備えたトナーが要求されている。
耐オフセット性の改善技術として、オフセット防止剤の添加や低分子量重合体成分と高分子量重合体成分とで結着樹脂を設計する等の技術が提案され、これらの技術により耐オフセット性は解消したが、軟化点が上昇する等、低温定着の両立に課題を残していた。
たとえば、結着樹脂をスチレン−アクリル酸系重合体で形成し、この重合体の分子量分布を高分子領域を有さないブロードなものにし、金属化合物を用いて重合体中のカルボキシル基との間にイオン結合による架橋構造を生成させた技術がある。この技術によれば、実質的な高分子量化が実現されて、耐オフセット性の向上が実現するものとみられていた(たとえば、特許文献1参照)。しかしながら、かかる静電荷像現像用トナーは金属化合物を大量に配合しているので、配合した金属化合物が条件によっては触媒作用を示して静電荷像現像用トナー中の樹脂がゲル化し易い性質を有していた。したがって、耐オフセット性は向上するが、低温定着性が損なわれる問題点を有していた。
また、低温定着を目指したものとして、結着樹脂に高酸価ポリエステル樹脂を用いることが知られている。たとえば、ポリエステル樹脂の酸価、水酸基価、分子量分布、及びテトラヒドロフラン不溶分等を規定した樹脂を含有したトナーが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。しかし、この提案では、同時に溶融温度の低下をもたらし、溶融温度の低下により耐オフセット性を悪化させた。この様に、低温定着性と耐オフセット性を両立するトナーの実現には、さらなる検討が必要になっていた。
この様に、従来技術においては、定着温度領域を拡大させて耐オフセット性を向上させるために、結着樹脂中に架橋成分を導入したり高分子成分を導入する方法が検討された。しかしながら、架橋成分の導入する技術は架橋密度を制御することが難しく、特に、サブミクロンの樹脂微粒子分散液と着色剤分散液とを混合して、凝集、熱融着によりトナー粒子を製造する乳化会合法では粒子形状の制御が難しいものであった。一方、高分子量成分を導入する方法も、結着樹脂の粘度上昇に起因する粒子形状の制御における熱エネルギーが過大に必要となり、また、定着時の溶融粘度も上昇するため、低温定着の実現に不利な条件になっていたのである。
特開昭61−110156号公報
特開平9−204071号公報
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決することである。すなわち、耐オフセット性向上と低温定着性の向上を両立させて、保存中のトナーあるいは定着後の画像が熱的に十分に安定であり、定着時の加熱の際には、溶融粘度が十分低く、かつ、高い流動性を発現することが可能な電子写真用トナーを提供することを目的とする。
上記課題、すなわち、耐オフセット性と低温定着性を両立できるトナーを開発するために、ガラス転移温度(Tg)が低く、熱安定性がよく、定着時の加熱の際にはその溶融粘度が低く、かつ、高い流動性を有するトナーの探索から、着色剤、結着樹脂を含む電子写真用トナーにおいて、結着樹脂がビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる電子写真用トナーを使用することで上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明者は上記課題が以下に記載のいずれかの構成により解消されるものであることを見出した。
請求項1に記載の発明は、『少なくとも着色剤、結着樹脂を含む電子写真用トナーにおいて、前記結着樹脂がビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなることを特徴とする電子写真用トナー』というものである。
請求項2に記載の発明は、『前記結着樹脂が、アイオノマー樹脂を3質量%以上50質量%以下含有するものであることを特徴とする請求項1記載の電子写真用トナー』というものである。
請求項3に記載の発明は、『前記結着樹脂が、ビニル系樹脂の領域とアイオノマー樹脂の領域が海島構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー』というものである。
請求項4に記載の発明は、『請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真用トナーを含有することを特徴とする電子写真用現像剤』というものである。
請求項5に記載の発明は、『少なくとも着色剤と、ビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる結着樹脂を含有する電子写真用トナーの製造方法であって、ビニル系樹脂微粒子とアイオノマー樹脂微粒子、および着色剤微粒子を凝集、熱融着する工程と、前記凝集、熱融着する工程で形成された粒子を加熱、熱融着する工程とを有することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法』というものである。
請求項6に記載の発明は、『潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、現像剤担持体に担持された現像剤で現像し、トナー画像を形成する現像工程、前記トナー画像を被転写体表面に転写する転写工程、前記転写体表面に転写されたトナー画像を熱定着する定着工程を含む画像形成方法において、前記現像剤が請求項4記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成方法』というものである。
本発明によれば、低温定着性と耐オフセット性の両立を果たすことができる電子写真用トナーとその製造方法、及び良好な電子写真画像を提供することができる様になった。
近年、電子写真方式を用いるコピア、プリンターにおいてエネルギー消費量を少なくするために、より低温で定着しうる技術が望まれている。そして、定着の温度領域を拡大するために、従来より、結着樹脂中に架橋成分を導入する方法や、高分子成分を導入する方法が採られてきた。しかしながら、架橋成分を導入する方法では、その架橋密度を制御することが難しかった。特に、サブミクロンの樹脂微粒子分散液と色材の分散液を混合し、凝集、熱融着を行ってトナー粒子を製造する乳化会合法の場合、粒子形状を制御することが難しくなり、十分な低温定着性能を達成することが困難であった。
また、高分子量成分を導入する方法も、結着樹脂の粘度上昇に起因する粒子形状の制御における熱エネルギーが過大に必要となり、定着時の溶融粘度も上昇するため、特に低温定着に対し不利なものであった。
これらの欠点を解決するため、本発明者はビニル系樹脂とアイオノマー樹脂とを用いた結着樹脂でトナーを形成することで、熱に対して十分に安定した保存が行え、定着時に加熱すると溶融粘度が低く、高い流動性を発現するトナーが得られることを見出した。
本発明では、結着樹脂にアイオノマー樹脂を用いるものであるが、本発明でいうアイオノマー樹脂とは金属イオンなどによるイオン結合により、分子間に架橋構造を形成したり、分子凝集させることのできる高分子樹脂のことをいうものである。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明で用いられるアイオノマー樹脂としては、ポリエステル樹脂をアイオノマーとしたものと、ポリウレタン樹脂をアイオノマーとしたものが挙げられ、この中でも、ポリエステル樹脂をアイオノマーとしたものが好ましい。ポリエステルアイオノマー樹脂としては、例えば、ファインテックスES−675、同ES−2200、同ES−850、同ES−801(大日本インキ化学工業社製)が挙げられる。また、ポリウレタンアイオノマー樹脂としては、例えば、ハイランドHW−301、同HW−310、同HW−311、同HW−312B、同HW−325、同HW−333、同HW−337、同HW−340、同HW−350、同HW−111、同HW−112、同HW−140SF、同HW−920、同HW−930、同HW−935、同HW−940、同HW−950、同HW−970、同HW−980、同HW−D01、同SP−510、スベンゾールL512、同L51−35、同L52、同L53、同L54、同L55(大日本インキ化学工業社製)が挙げられる。
アイオノマー樹脂の含有量は、ビニル系樹脂に対して3質量%以上50質量パーセント以下が好ましく、15質量%以上30質量パーセント以下がより好ましい。
また、特に、トナー粒子中を電子顕微鏡で観察したときに、ビニル系樹脂が海で、アイオノマー樹脂が島となる、いわゆる海島構造と呼ばれるミクロ相分離構造を形成するものが好ましい。
これらのアイオノマー樹脂は樹脂微粒子として用いることが好ましい。これらアイオノマー樹脂微粒子をビニル系樹脂微粒子と着色剤微粒子、さらに、ワックス微粒子と凝集、熱融着させることによりトナーを作製することができる。また、ワックスはビニル系樹脂微粒子に含有させることができる。すなわち、ビニル系モノマーにワックスを溶解し、モノマー液滴を形成した後、重合する、いわゆるミニエマルジョン重合により作製することができる。
また、本発明に係るトナーは、必要に応じて、上記アイオノマー樹脂を用いて形成した粒子をコア粒子とし、コア粒子上にシェル層を形成させたコアシェル構造のトナーにすることも可能である。シェルを形成する樹脂としては、公知のビニル系樹脂微粒子が用いられ、コア粒子のガラス転移温度、軟化点よりも高い温度を持つものが好ましい。また、ソルビリティパラメーター(SP値)がコア粒子のビニル系樹脂と差があるものを用いることが好ましい。
また、本発明に係るトナーの体積基準メディアン径は、3〜20μmが好ましく、5〜12μmがより好ましい。
次に、本発明に係る電子写真用トナーに用いられる素材について説明する。
〔1〕結着樹脂
本発明に係る電子写真用トナーを構成する結着樹脂に使用されるビニル系樹脂としては、たとえば、スチレンーアクリル系共重合樹脂が好ましい。また、コアシェル構造のトナーとしたとき、コア部を形成する樹脂を作製する単量体には、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の共重合体のガラス転移温度(Tg)を引き下げる重合性単量体を共重合することが好ましい。また、シェル層を形成する樹脂を作製するための単量体には、スチレン、メチルメタクリレート、メタクリル酸等の共重合体のガラス転移温度(Tg)を引き上げる重合性単量体を共重合することが好ましい。
本発明に係る電子写真用トナーを構成する結着樹脂に使用されるビニル系樹脂としては、たとえば、スチレンーアクリル系共重合樹脂が好ましい。また、コアシェル構造のトナーとしたとき、コア部を形成する樹脂を作製する単量体には、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の共重合体のガラス転移温度(Tg)を引き下げる重合性単量体を共重合することが好ましい。また、シェル層を形成する樹脂を作製するための単量体には、スチレン、メチルメタクリレート、メタクリル酸等の共重合体のガラス転移温度(Tg)を引き上げる重合性単量体を共重合することが好ましい。
本発明に係るトナーを構成する樹脂についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るトナーのコアやシェルの構成に各々用いられる樹脂としては、下記に記載のような重合性単量体を重合して得られた重合体を用いることが出来る。
本発明に係る樹脂は少なくとも1種の重合性単量体を重合して得られた重合体を構成成分として含むものであるが、前記重合性単量体としては、下記(1)乃至(10)に示す様なビニル系単量体が挙げられる。
(1)スチレンあるいはスチレン誘導体
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、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸エステル誘導体
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−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等。
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等
(8)N−ビニル化合物
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等
(9)ビニル化合物類
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等
(10)アクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体
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。
(1)スチレンあるいはスチレン誘導体
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、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸エステル誘導体
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−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等。
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等
(8)N−ビニル化合物
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等
(9)ビニル化合物類
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等
(10)アクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体
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。
また、樹脂を構成する重合性単量体として、イオン性解離基を有する重合性単量体を組み合わせて使用することも可能である。イオン性解離基としては、たとえば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基が挙げられ、イオン性解離基を有する重合性単量体はこれらの置換基を有するものである。
イオン性解離基を有する重合性単量体の具体例を以下に挙げる。
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシドホスホオキシエチルメタクリレート、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート等。
さらに、樹脂を構成する重合性単量体として、多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることも可能である。多官能性ビニル類の具体例を以下に挙げる。
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等。
〔2〕着色剤
次に、本発明に係るトナーに使用可能な着色剤としては公知のものが挙げられる。具体的な着色剤を以下に示す。
次に、本発明に係るトナーに使用可能な着色剤としては公知のものが挙げられる。具体的な着色剤を以下に示す。
黒色の着色剤としては、たとえば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、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.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48;1、C.I.ピグメントレッド53;1、C.I.ピグメントレッド57;1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、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178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
また、オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、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93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
さらに、グリーンもしくはシアン用の着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15、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16、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、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2つ以上を選択併用することも可能である。また、着色剤の添加量はトナー全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲で、これらの混合物も用いることができる。数平均一次粒子径は種類により多様であるが、概ね10〜200nm程度が好ましい。
着色剤の添加方法としては、樹脂微粒子を凝集剤の添加にて凝集させる段階で添加し重合体を着色する。なお、着色剤は表面をカップリング剤等で処理して使用することができる。
また、磁性トナーとする場合、着色剤に磁性体微粒子を用いることで得ることができる。磁性体微粒子としては、平均一次粒子径が0.1〜2.0μmのフェライト、マグネタイト等の粒子が用いられる。磁性体微粒子の添加量はトナー中の20〜70質量%が好ましい。
〔3〕ワックス
次に、本発明に係るトナーに使用可能なワックスについて説明する。本発明に係るトナーに使用可能なワックスとしては、従来公知のものが挙げられ、具体的には、以下のものが挙げられる。
(1)長鎖炭化水素系ワックス
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等
(2)エステル系ワックス
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ミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、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、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等
(3)アミド系ワックス
エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミド等
(4)ジアルキルケトン系ワックス
ジステアリルケトン等
(5)その他
カルナウバワックス、モンタンワックス等。
次に、本発明に係るトナーに使用可能なワックスについて説明する。本発明に係るトナーに使用可能なワックスとしては、従来公知のものが挙げられ、具体的には、以下のものが挙げられる。
(1)長鎖炭化水素系ワックス
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等
(2)エステル系ワックス
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ミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、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、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等
(3)アミド系ワックス
エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミド等
(4)ジアルキルケトン系ワックス
ジステアリルケトン等
(5)その他
カルナウバワックス、モンタンワックス等。
ワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点を上記範囲内にすることにより、トナーの耐熱保存性が確保されるとともに、低温で定着を行う場合でもコールドオフセットなどを起こさずに安定したトナー画像形成が行える。また、トナー中のワックス含有量は、1質量%〜30質量%が好ましく、さらに好ましくは5質量%〜20質量%である。
上記トナーの製造方法で使用可能な重合開始剤、連鎖移動剤及び界面活性剤について説明する。
〔4〕本発明に使用可能なラジカル重合開始剤
本発明に係るトナーを構成するコアやシェルを構成する樹脂は、前述の重合性単量体を重合して生成されるが、本発明に使用可能なラジカル重合開始剤には以下のものがある。具体的には、油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げられる。
本発明に係るトナーを構成するコアやシェルを構成する樹脂は、前述の重合性単量体を重合して生成されるが、本発明に使用可能なラジカル重合開始剤には以下のものがある。具体的には、油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げられる。
また、乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素等を挙げることができる。
複合樹脂粒子を構成する樹脂の分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。
連鎖移動剤としては、特に限定されるものではなく、例えばオクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル、ターピノーレン、四臭化炭素およびα−メチルスチレンダイマー等が使用される。
〔5〕分散安定剤
また、反応系中に重合性単量体等を適度に分散させておくために分散安定剤を使用することも可能である。分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、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、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等を挙げることができる。さらに、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等の界面活性剤として一般的に使用されているものを分散安定剤として使用することができる。
また、反応系中に重合性単量体等を適度に分散させておくために分散安定剤を使用することも可能である。分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、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、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等を挙げることができる。さらに、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等の界面活性剤として一般的に使用されているものを分散安定剤として使用することができる。
〔6〕界面活性剤
本発明に用いられる界面活性剤について説明する。
本発明に用いられる界面活性剤について説明する。
前述のラジカル重合性単量体を使用して重合を行うためには、界面活性剤を使用して水系媒体中に油滴分散を行う必要がある。この際に使用することのできる界面活性剤としては特に限定されるものではないが、下記のイオン性界面活性剤を好適なものの例として挙げることができる。
イオン性界面活性剤としては、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、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等)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等)が挙げられる。
また、ノニオン性界面活性剤も使用することができる。具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等が挙げられる。
〈現像剤〉
本発明に係るトナーは、キャリアーを用いずに画像形成を行う一成分現像剤(磁性、非磁性を含む)、及びキャリアーを用いて画像形成を行う二成分現像剤のどちらも使用することができる。
本発明に係るトナーは、キャリアーを用いずに画像形成を行う一成分現像剤(磁性、非磁性を含む)、及びキャリアーを用いて画像形成を行う二成分現像剤のどちらも使用することができる。
二成分現像剤として用いる場合は、トナー及びキャリアを混合して作製することが出来る。トナーのキャリアに対する混合量は、2〜10質量%が好ましい。
キャリアは、体積基準メディアン径が10〜60μm、飽和磁化値が20〜80emu/gであるフェライトキャリアが好ましい。このようにキャリアの粒径が小さく、飽和磁化値も低いキャリアを用いることにより、現像スリーブ上の磁気ブラシが柔らかくなり、鮮鋭性が良好な電子写真画像を形成することができる。
混合装置としては、特に限定されず、ナウターミキサー、Wコーン及びV型混合機等を用いることが出来る。
体積基準メディアン径は、湿式分散器を備えたレーザー回折式粒度分析装置「HELOS」(シンパテック株式会社製)により測定される体積基準の平均粒径である。
飽和磁化は、「直流磁化特性自動記録装置3257−35」(横河電気株式会社製)により測定される。
また、キャリアは磁性体粒子を芯材(コア)とし、その表面を樹脂で被覆することが好ましい。上記キャリア芯材の被覆に用いられる樹脂としては、特に制限はなく、各種の樹脂を用いることが可能である。正帯電性トナーに対しては、例えばフッ素系樹脂、フッ素−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂等を用いることができ、好ましくは縮合型のシリコーン系樹脂がよい。また、逆に、負帯電性トナーに対しては、例えばアクリル−スチレン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂及びその硬化樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等が挙げられ、好ましくはアクリル−スチレン系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂及びその硬化樹脂、並びに縮合型のシリコーン系樹脂である。また必要に応じ、荷電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤あるいは抵抗制御剤等を添加してもよい。
また、キャリアを使用せずに画像形成を行う非磁性一成分現像剤として使用する場合、画像形成時にトナーは帯電部材や現像ローラ面に摺擦、押圧して帯電が行われる。非磁性一成分現像方式による画像形成は、現像装置の構造を簡略化できるので、画像形成装置全体をコンパクト化できるメリットがある。したがって、本発明に係るトナーを非磁性一成分現像剤として使用すると、コンパクトなカラープリンタでフルカラーのプリント作成が実現され、スペース的に制限のある作業環境でも色再現性に優れたフルカラープリントの作成が可能である。
次に、本発明に係る電子写真用トナーの製造方法について説明する。
トナーを構成する粒子の製造法は、特に限定されず、粉砕法或いは重合法により作製したものを用いることができるが、本発明では、粒度分布が均一で、帯電分布のシャープな特性が得られる重合法により作製される、いわゆる、重合トナーが好ましい。ここで、重合トナーとは、トナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合と、必要によりその後の化学的処理により形成されるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と、必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て形成されるトナーを意味するものである。重合トナーは、原料モノマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布、及び形状が均一で帯電分布のシャープなトナーが得られる。
本発明に係るトナーは、たとえば、以下のような工程を経て作製されるものである。
(1)離型剤をラジカル重合性単量体に溶解或いは分散する溶解/分散工程
(2)樹脂微粒子の分散液を調製するための重合工程
(3)水系媒体中で樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集、融着させてコア粒子(会合粒子)を得る凝集・融着工程
(4)会合粒子を熱エネルギーにより熟成して形状を調整する第1の熟成工程
(5)コア粒子分散液中に、シェル用の樹脂粒子を添加してコア粒子表面にシェル用粒子を凝集、融着させてコア・シェル構造の着色粒子を形成するシェル化工程
(6)コア・シェル構造の着色粒子を熱エネルギーにより熟成して、コア・シェル構造の着色粒子の形状を調整する第2の熟成工程
(7)冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離し、当該着色粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(8)洗浄処理された着色粒子を乾燥する乾燥工程
また、必要に応じて乾燥工程の後に、
(9)乾燥処理された着色粒子に外添剤を添加する工程
を有する場合もある。上記工程については、後で詳述する。
(1)離型剤をラジカル重合性単量体に溶解或いは分散する溶解/分散工程
(2)樹脂微粒子の分散液を調製するための重合工程
(3)水系媒体中で樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集、融着させてコア粒子(会合粒子)を得る凝集・融着工程
(4)会合粒子を熱エネルギーにより熟成して形状を調整する第1の熟成工程
(5)コア粒子分散液中に、シェル用の樹脂粒子を添加してコア粒子表面にシェル用粒子を凝集、融着させてコア・シェル構造の着色粒子を形成するシェル化工程
(6)コア・シェル構造の着色粒子を熱エネルギーにより熟成して、コア・シェル構造の着色粒子の形状を調整する第2の熟成工程
(7)冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離し、当該着色粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(8)洗浄処理された着色粒子を乾燥する乾燥工程
また、必要に応じて乾燥工程の後に、
(9)乾燥処理された着色粒子に外添剤を添加する工程
を有する場合もある。上記工程については、後で詳述する。
本発明に係るトナーを製造する場合、先ず、樹脂粒子と着色剤粒子とを会合融着させてコアとなる粒子(以下コア粒子という)を作製する。次に、コア粒子分散液中に樹脂粒子を添加して、コア粒子表面にこの樹脂粒子を凝集、融着させることによりコア粒子表面を被覆してコア・シェル構造を有する着色粒子を作製する。このように、本発明に係るトナーは、各種製法で作製されたコア粒子の分散液中に、樹脂粒子を添加してコア粒子に融着させてコア・シェル構造のトナーを作製するものである。
本発明に係るトナーは前述してきたようにシェルの厚みが極めて薄くかつ膜厚が一定していることが特徴であり、シェル形成後は粒径の一定した小粒径で形状の揃ったトナーが好ましい。このような構造と形状を有するトナーを作製するためには、コア粒子は極めて粒径の揃った、均一な形状にしておき、そこにシェル用の樹脂粒子を添加してシェル化を行うことになる。そして、シェル化を行う時に最終的にトナーの形状制御を行って適切な形状を付与させるものであるが、それには粒径が揃った均一な形状を有するコア粒子を作製するのが最も重要である。この様なコア粒子であれば、その表面にシェルを形成する樹脂微粒子が均一に付着し、結果として極めて均一な膜厚を有するトナー粒子を作製することが出来る。
本発明に係るトナーを構成するコア粒子は、樹脂微粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させる製法により作製される。コア粒子の形状は、たとえば、凝集・融着工程の加熱温度、第1の熟成工程の加熱温度と時間を制御することにより制御される。
この中で、第1の熟成工程における時間制御が最も効果的である。熟成工程は、会合粒子の円形度を調整することを目的としていることから、この時間を制御することにより、目的の円形度に到達する。
本発明に係るトナーを構成するコア部は、例えば、樹脂(A)を形成する重合性単量体に離型剤成分を溶解或いは分散させた後、水系媒体中に機械的に微粒分散させ、ミニエマルジョン重合法により重合性単量体を重合させる工程を経て形成した複合樹脂微粒子と着色剤粒子とを後述する塩析/融着させる方法が好ましく用いられる。重合性単量体中に離型剤成分を溶かすときは、離型剤成分を溶解させて溶かしても溶融して溶かしてもよい。
以下、本発明に係わるトナーの各製造工程について説明する。
(1)溶解/分散工程
この工程では、ラジカル重合性単量体に離型剤化合物を溶解させて、離型剤化合物を混合したラジカル重合性単量体溶液を調製する工程である。
この工程では、ラジカル重合性単量体に離型剤化合物を溶解させて、離型剤化合物を混合したラジカル重合性単量体溶液を調製する工程である。
(2)重合工程
この重合工程の好適な一例においては、臨界ミセル濃度(CMC)以下の界面活性剤を含有した水系媒体中に、ワックスを溶解或いは分散含有したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤を添加し、当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記液滴中に油溶性重合開始剤が含有されていてもよい。このような重合工程においては、機械的エネルギーを付与して強制的に乳化(液滴の形成)処理が必須となる。かかる機械的エネルギーの付与手段としては、ホモミキサー、超音波、マントンゴーリンなどの強い撹拌又は超音波振動エネルギーの付与手段を挙げることができる。
この重合工程の好適な一例においては、臨界ミセル濃度(CMC)以下の界面活性剤を含有した水系媒体中に、ワックスを溶解或いは分散含有したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤を添加し、当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記液滴中に油溶性重合開始剤が含有されていてもよい。このような重合工程においては、機械的エネルギーを付与して強制的に乳化(液滴の形成)処理が必須となる。かかる機械的エネルギーの付与手段としては、ホモミキサー、超音波、マントンゴーリンなどの強い撹拌又は超音波振動エネルギーの付与手段を挙げることができる。
この重合工程により、ワックスと結着樹脂とを含有する樹脂微粒子が得られる。かかる樹脂微粒子は、着色された微粒子であってもよく、着色されていない微粒子であってもよい。着色された樹脂微粒子は、着色剤を含有する単量体組成物を重合処理することにより得られる。また、着色されていない樹脂微粒子を使用する場合には、後述する凝集・融着工程において、樹脂微粒子の分散液に、着色剤微粒子の分散液を添加し、樹脂微粒子と着色剤微粒子とを融着させることで着色粒子とすることができる。
(3)凝集・融着工程
前記融着工程における凝集、融着の方法としては、重合工程により得られた樹脂微粒子(着色又は非着色の樹脂微粒子)を用いた塩析/融着法が好ましい。また、当該凝集・融着工程においては、樹脂微粒子や着色剤微粒子とともに、離型剤微粒子や荷電制御剤などの内添剤微粒子を凝集、融着させることができる。
前記融着工程における凝集、融着の方法としては、重合工程により得られた樹脂微粒子(着色又は非着色の樹脂微粒子)を用いた塩析/融着法が好ましい。また、当該凝集・融着工程においては、樹脂微粒子や着色剤微粒子とともに、離型剤微粒子や荷電制御剤などの内添剤微粒子を凝集、融着させることができる。
なお、ここでいう「塩析/融着」とは、凝集と融着を並行して進め、所望の粒子径まで成長したところで、凝集停止剤を添加して粒子成長を停止させ、さらに、必要に応じて粒子形状を制御するための加熱を継続して行うことをいう。
前記凝集・融着工程における「水系媒体」とは、主成分(50質量%以上)が水からなるものをいう。ここに、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶媒を挙げることができ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
着色剤微粒子は、着色剤を水系媒体中に分散することにより調製することができる。着色剤の分散処理は、水中で界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度(CMC)以上にした状態で行われる。着色剤の分散処理に使用する分散機は特に限定されないが、好ましくは超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリンや圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、サンドグラインダー、ゲッツマンミルやダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機が挙げられる。又、使用される界面活性剤としては、前述の界面活性剤と同様のものを挙げることができる。なお、着色剤(微粒子)は表面改質されていてもよい。着色剤の表面改質法は、溶媒中に着色剤を分散させ、その分散液中に表面改質剤を添加し、この系を昇温することにより反応させる。反応終了後、着色剤を濾別し、同一の溶媒で洗浄濾過を繰り返した後、乾燥することにより、表面改質剤で処理された着色剤(顔料)が得られる。
好ましい凝集、融着方法である塩析/融着法は、樹脂微粒子と着色剤微粒子とが存在している水中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩及び3価の塩等からなる塩析剤を臨界凝集濃度以上の凝集剤として添加し、次いで、前記樹脂微粒子のガラス転移点以上であって、且つ前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することで塩析を進行させると同時に融着を行う工程である。ここで、塩析剤であるアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩は、アルカリ金属として、リチウム、カリウム、ナトリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどが挙げられ、好ましくはカリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムが挙げられる。
凝集、融着を塩析/融着で行う場合、塩析剤を添加した後に放置する時間をできるだけ短くすることが好ましい。この理由として明確では無いが、塩析した後の放置時間によって、粒子の凝集状態が変動し、粒径分布が不安定になったり、融着させたトナーの表面性が変動したりする問題が発生する。また、塩析剤を添加する温度としては少なくとも樹脂微粒子のガラス転移温度以下であることが必要である。この理由としては、塩析剤を添加する温度が樹脂微粒子のガラス転移温度以上であると樹脂微粒子の塩析/融着は速やかに進行するものの、粒径の制御を行うことができず、大粒径の粒子が発生したりする問題が発生する。この添加温度の範囲としては樹脂のガラス転移温度以下であればよいが、一般的には5〜55℃、好ましくは10〜45℃である。
また、塩析剤を樹脂微粒子のガラス転移温度以下で加え、その後にできるだけ速やかに昇温し、樹脂微粒子のガラス転移温度以上であって、かつ、前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱する。この昇温までの時間としては1時間未満が好ましい。更に、昇温を速やかに行う必要があるが、昇温速度としては、0.25℃/分以上が好ましい。上限としては特に明確では無いが、瞬時に温度を上げると塩析が急激に進行するため、粒径制御がやりにくいという問題があり、5℃/分以下が好ましい。この融着工程により、樹脂微粒子及び任意の微粒子が塩析/融着されてなる会合粒子(コア粒子)の分散液が得られる。
(4)第1の熟成工程
次いで、凝集・融着工程の加熱温度や特に第1の熟成工程の加熱温度と時間の制御することにより、粒径が一定で分布が狭く形成したコア粒子表面が平滑だが均一な形状を有するものになるように制御する。具体的には、凝集・融着工程で加熱温度を低めにして樹脂粒子同士の融着の進行を抑制させて均一化を促進させ、第1の熟成工程で加熱温度を低めに、かつ、時間を長くしてコア粒子の表面が均一な形状のものに制御する。
次いで、凝集・融着工程の加熱温度や特に第1の熟成工程の加熱温度と時間の制御することにより、粒径が一定で分布が狭く形成したコア粒子表面が平滑だが均一な形状を有するものになるように制御する。具体的には、凝集・融着工程で加熱温度を低めにして樹脂粒子同士の融着の進行を抑制させて均一化を促進させ、第1の熟成工程で加熱温度を低めに、かつ、時間を長くしてコア粒子の表面が均一な形状のものに制御する。
(5)シェル化工程
シェル化工程では、コア粒子分散液中にシェル用の樹脂粒子分散液を添加してコア粒子表面にシェル用の樹脂粒子を凝集、融着させ、コア粒子表面にシェル用の樹脂粒子を被覆させて着色粒子を形成する。
シェル化工程では、コア粒子分散液中にシェル用の樹脂粒子分散液を添加してコア粒子表面にシェル用の樹脂粒子を凝集、融着させ、コア粒子表面にシェル用の樹脂粒子を被覆させて着色粒子を形成する。
具体的には、コア粒子分散液は上記凝集・融着工程及び第1の熟成工程での温度を維持した状態でシェル用樹脂粒子の分散液を添加し、加熱撹拌を継続しながら数時間かけてゆっくりとシェル用樹脂粒子をコア粒子表面に被覆させて着色粒子を形成する。加熱撹拌時間は、1時間〜7時間が好ましく、3時間〜5時間が特に好ましい。
(6)第2の熟成工程
シェル化により着色粒子が所定の粒径になった段階で塩化ナトリウムなどの停止剤を添加して粒子成長を停止させ、その後もコア粒子に付着させたシェル用樹脂粒子を融着させるために数時間加熱撹拌を継続する。そして、シェル化工程ではコア粒子表面に厚さが100〜300nmのシェルを形成する。このようにして、コア粒子表面に樹脂粒子を固着させてシェルを形成し、丸みを帯び、しかも形状の揃った着色粒子が形成される。
シェル化により着色粒子が所定の粒径になった段階で塩化ナトリウムなどの停止剤を添加して粒子成長を停止させ、その後もコア粒子に付着させたシェル用樹脂粒子を融着させるために数時間加熱撹拌を継続する。そして、シェル化工程ではコア粒子表面に厚さが100〜300nmのシェルを形成する。このようにして、コア粒子表面に樹脂粒子を固着させてシェルを形成し、丸みを帯び、しかも形状の揃った着色粒子が形成される。
本発明では、第2の熟成工程の時間を長めに設定したり、熟成温度を高めに設定することで着色粒子の形状を真球方向に制御することが可能である。
(7)冷却工程・固液分離・洗浄工程
この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この固液分離・洗浄工程では、上記の工程で所定温度まで冷却された着色粒子の分散液から当該着色粒子を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウエット状態にある着色粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
(8)乾燥工程
この工程は、洗浄処理されたケーキを乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥された着色粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。尚、乾燥処理された着色粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
この工程は、洗浄処理されたケーキを乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥された着色粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。尚、乾燥処理された着色粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
(9)外添処理工程
この工程は、乾燥された着色粒子に必要に応じ外添剤を混合し、トナーを作製する工程である。
この工程は、乾燥された着色粒子に必要に応じ外添剤を混合し、トナーを作製する工程である。
外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
複合樹脂粒子の質量平均粒径(分散粒子径)は、10〜1000nmの範囲にあることが好ましく、更に好ましくは30〜300nmの範囲とされる。
この質量平均粒径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定された値である。
本発明に係るトナーは、その製造工程で外部添加剤(外添剤)として数平均一次粒径が4〜800nmの無機微粒子や有機微粒子等の粒子を添加して、トナー作製されることが可能である。
外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電性が改良され、また、クリーニング性の向上等が実現される。外添剤の種類は特に限定されるものではなく、たとえば、以下に挙げる無機微粒子や有機微粒子、及び、滑剤が挙げられる。
無機微粒子としては、従来公知のものを使用することが可能で、たとえば、シリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム微粒子等が好ましいものとして挙げられる。また、必要に応じてこれらの無機微粒子を疎水化処理したものも使用可能である。
シリカ微粒子の具体例としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト社製のHVK−2150、H−200、キャボット社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
チタニア微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品T−805、T−604、テイカ社製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン社製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産社製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
アルミナ微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品RFY−C、C−604、石原産業社製の市販品TTO−55等が挙げられる。
また、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を使用することができる。
また、クリーニング性や転写性をさらに向上させるために滑剤を使用することも可能であり、たとえば、以下の様な高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。すなわち、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩が挙げられる。
これら外添剤や滑剤の添加量は、トナー全体に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。また、外添剤や滑剤の添加方法としては、タービュラーミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウターミキサ、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。
次に、本発明に係るトナーを用いた画像形成方法について説明する。最初に、本発明に係るトナーを二成分系現像剤として用いる場合の画像形成方法について説明する。
本発明に係るトナーは、たとえば、プリント速度が400mm/sec(A4用紙に換算して85枚/分の出力性能)レベルの高速の画像形成装置に使用される。具体的には、短時間で大量の文書をオンデマンドに作成ことが可能なプリンタなどが挙げられる。また、本発明に係るトナーは、定着ローラの温度を150℃以下、好ましくは130℃以下の温度にする画像形成方法に適用することも可能である。
これは、本発明に係るトナーがその表面を覆うシェルがうすいものでありながら十分な耐久性を有していることと、シェルがうすい分短時間で定着が行えるようになっていることによると思われる。
図1は、本発明に係るトナーを使用することが可能な画像形成装置の一例で、その断面図を示すものである。図1に示す画像形成装置1は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部A、画像処理部B、画像形成部C、転写紙搬送手段としての転写紙搬送部Dから構成されている。
画像読取り部Aの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台11上に載置された原稿は原稿搬送ローラ12によって1枚宛分離搬送され読み取り位置13aにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ12によって原稿排紙皿14上に排出される。
一方、プラテンガラス13上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第1ミラーから成る第1ミラーユニット15の速度vによる読み取り動作と、V字状に位置した第2ミラー及び第3ミラーから成る第2ミラーユニット16の同方向への速度v/2による移動によって読み取られる。
読み取られた画像は、投影レンズ17を通してラインセンサである撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号(輝度信号)に光電変換されたのちA/D変換を行い、画像処理部Bにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
画像形成部Cでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体21と、その外周に、該感光体21を帯電させる帯電手段(帯電工程)22、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段220、現像手段(現像工程)23、転写手段(転写工程)である転写搬送ベルト装置45、前記感光体21のクリーニング装置(クリーニング工程)26及び光除電手段(光徐電工程)としてのPCL(プレチャージランプ)27が各々動作順に配置されている。また、現像手段23の下流側には感光体21上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段222が設けられている。感光体21には、本発明に係わる有機感光体を使用し、図示の時計方向に駆動回転される。
回転する感光体21へは帯電手段22による一様帯電がなされた後、像露光手段(像露光工程)30としての露光光学系により画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段30としての露光光学系は図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー31、fθレンズ34、シリンドリカルレンズ35を経て反射ミラー32により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体21に対してAoの位置において像露光が行われ、感光体21の回転(副走査)によって静電潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い静電潜像を形成する。
本発明の画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成するに際し、発振波長が350〜500nmの半導体レーザ又は発光ダイオードを像露光光源として用いる。これらの像露光光源を用いて、書込みの主査方向の露光ドット径を10〜50μmに絞り込み、有機感光体上にデジタル露光を行う。前記像露光により、600dpi(dpi:1インチあたりのドット数、1インチ=2.54cm)から2500dpiの解像度を有する画像形成が行える。
前記露光ドット径とは、該露光ビームの強度がピーク強度の1/e2以上の領域の主走査方向に沿った露光ビームの長さ(Ld:長さが最大位置で測定する)を云う。
用いられる光ビームとしては、半導体レーザを用いた走査光学系及びLEDの固体スキャナー等があり、光強度分布についてもガウス分布及びローレンツ分布等があるがそれぞれのピーク強度の1/e2以上の領域とする露光ドット径とする。
感光体21上の静電潜像は現像手段23によって反転現像が行われ、感光体21の表面に可視像のトナー像が形成される。本発明の画像形成方法では、該現像手段に用いられる現像剤には重合トナーを用いることが好ましい。形状や粒度分布が均一な重合トナーを本発明に係わる有機感光体と併用することにより、より鮮鋭性が良好な電子写真画像を得ることができる。
転写紙搬送部Dでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写紙Pが収納された転写紙収納手段としての給紙ユニット41(A)、41(B)、41(C)が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット42が設けられていて、それらの何れかから選択された転写紙Pは案内ローラ43によって搬送路40に沿って給紙され、給紙される転写紙Pの傾きと偏りの修正を行う対の給紙レジストローラ44によって転写紙Pは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路40、転写前ローラ43a、給紙経路46及び進入ガイド板47に案内され、感光体21上のトナー画像が転写位置Boにおいて転写極24及び分離極25によって転写搬送ベルト装置45の転写搬送ベルト454に載置搬送されながら転写紙Pに転写され、該転写紙Pは感光体21面より分離し、転写搬送ベルト装置45により定着手段50に搬送される。
定着手段50は定着ローラ51と加圧ローラ52とを有しており、転写紙Pを定着ローラ51と加圧ローラ52との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは排紙トレイ64上に排出される。
以上は転写紙の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は排紙切換部材170が切り替わり、転写紙案内部177が開放され、転写紙Pは破線矢印の方向に搬送される。
更に、搬送機構178により転写紙Pは下方に搬送され、転写紙反転部179によりスイッチバックさせられ、転写紙Pの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット130内に搬送される。
転写紙Pは両面複写用給紙ユニット130に設けられた搬送ガイド131を給紙方向に移動し、給紙ローラ132で転写紙Pを再給紙し、転写紙Pを搬送路40に案内する。
再び、上述したように感光体21方向に転写紙Pを搬送し、転写紙Pの裏面にトナー画像を転写し、定着手段50で定着した後、排紙トレイ64に排紙する。
本発明の画像形成装置としては、上述の感光体と、現像器、クリーニング器等の構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このユニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。また、帯電器、像露光器、現像器、転写又は分離器、及びクリーニング器の少なくとも1つを感光体とともに一体に支持してプロセスカートリッジを形成し、装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としてもよい。
図2は、本発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21及び定着手段24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段(帯電工程)2Y、露光手段(露光工程)3Y、現像手段(現像工程)4Y、一次転写手段(一次転写工程)としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Bk、帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。
前記4組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkを中心に、回転する帯電手段2Y、2M、2C、2Bkと、像露光手段3Y、3M、3C、3Bkと、回転する現像手段4Y、4M、4C、4Bk、及び、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkをクリーニングするクリーニング手段5Y、5M、5C、5Bkより構成されている。
前記画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体1Y、1M、1C、1Bkにそれぞれ形成するトナー画像の色が異なるだけで、同じ構成であり、画像形成ユニット10Yを例にして詳細に説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である感光体ドラム1Yの周囲に、帯電手段2Y(以下、単に帯電手段2Y、あるいは、帯電器2Yという)、露光手段3Y、現像手段4Y、クリーニング手段5Y(以下、単にクリーニング手段5Y、あるいは、クリーニングブレード5Yという)を配置し、感光体ドラム1Y上にイエロー(Y)のトナー画像を形成するものである。また、本実施の形態においては、この画像形成ユニット10Yのうち、少なくとも感光体ドラム1Y、帯電手段2Y、現像手段4Y、クリーニング手段5Yを一体化するように設けている。
帯電手段2Yは、感光体ドラム1Yに対して一様な電位を与える手段であって、本実施の形態においては、感光体ドラム1Yにコロナ放電型の帯電器2Yが用いられている。
像露光手段3Yは、帯電器2Yによって一様な電位を与えられた感光体ドラム1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段であって、この露光手段3Yとしては、感光体ドラム1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子(商品名;セルフォックレンズ)とから構成されるもの、あるいは、レーザ光学系などが用いられる。
本発明の画像形成装置としては、上述の感光体と、現像器、クリーニング器等の構成要素をプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)として一体に結合して構成し、この画像形成ユニットを装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。また、帯電器、像露光器、現像器、転写器または分離器、及びクリーニング器の少なくとも1つを感光体とともに一体に支持してプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)を形成し、装置本体に着脱自在の単一画像形成ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としてもよい。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色の画像は、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材(定着された最終画像を担持する支持体:例えば普通紙、透明シート等)としての転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送され、転写材P上に二次転写してカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。ここで、中間転写体や転写材等の感光体上に形成されたトナー画像の転写支持体を総称して転写媒体と云う。
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5bにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは常時、感光体1Bkに当接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに当接する。
二次転写ローラ5bは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に当接する。
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とからなる。
画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Bkの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、及びクリーニング手段6bとからなる。
次に、図3はカラー画像形成装置(少なくとも有機感光体の周辺に帯電手段、露光手段、複数の現像手段、転写手段、クリーニング手段及び中間転写体を有する複写機あるいはレーザビームプリンター)の構成断面図である。ベルト状の中間転写体70は中程度の抵抗の弾性体を使用している。
1は像形成体として繰り返し使用される回転ドラム型の感光体であり、矢示の反時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
感光体1は回転過程で、帯電手段(帯電工程)2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段(像露光工程)3により画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームによる走査露光光等による画像露光を受けることにより目的のカラー画像のイエロー(Y)の色成分像(色情報)に対応した静電潜像が形成される。
次いで、その静電潜像がイエロー(Y)の現像手段:現像工程(イエロー色現像器)4Yにより第1色であるイエロートナーにより現像される。この時第2〜第4の現像手段(マゼンタ色現像器、シアン色現像器、ブラック色現像器)4M、4C、4Bkの各現像器は作動オフになっていて感光体1には作用せず、上記第1色目のイエロートナー画像は上記第2〜第4の現像器により影響を受けない。
中間転写体70はローラ79a、79b、79c、79d、79eで張架されて時計方向に感光体1と同じ周速度をもって回転駆動されている。
感光体1上に形成担持された上記第1色目のイエロートナー画像が、感光体1と中間転写体70とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ5aから中間転写体70に印加される1次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体70の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
中間転写体70に対応する第1色のイエロートナー画像の転写を終えた感光体1の表面は、クリーニング装置6aにより清掃される。
以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のクロ(ブラック)トナー画像が順次中間転写体70上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した重ね合わせカラートナー画像が形成される。
2次転写ローラ5bで、2次転写対向ローラ79bに対応し平行に軸受させて中間転写体70の下面部に離間可能な状態に配設してある。
感光体1から中間転写体70への第1〜第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスはトナーとは逆極性で、バイアス電源から印加される。その印加電圧は、例えば+100V〜+2kVの範囲である。
感光体1から中間転写体70への第1〜第3色のトナー画像の1次転写工程において、2次転写ローラ5b及び中間転写体クリーニング手段6bは中間転写体70から離間することも可能である。
ベルト状の中間転写体70上に転写された重ね合わせカラートナー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ5bが中間転写体70のベルトに当接されると共に、対の給紙レジストローラ23から転写紙ガイドを通って、中間転写体70のベルトに2次転写ローラ5bとの当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送される。2次転写バイアスがバイアス電源から2次転写ローラ5bに印加される。この2次転写バイアスにより中間転写体70から第2の画像担持体である転写材Pへ重ね合わせカラートナー画像が転写(2次転写)される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは定着手段24へ導入され加熱定着される。
本発明に係るトナーが使用可能な画像形成装置は、電子写真複写機、レーザプリンタ、LEDプリンタ及び液晶シャッタ式プリンタ等の電子写真装置一般に適応するが、更に、電子写真技術を応用したディスプレイ、記録、軽印刷、製版及びファクシミリ等の装置にも幅広く適用することができる。
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。なお、下記文中「部」とは「質量部」を表す。
(ビニル系樹脂微粒子分散液1の作製)
スチレン201質量部、ブチルアクリレート117質量部、メタクリル酸18.3質量部を混合し、このモノマー混合液を攪拌しつつ80℃に加温し、ベヘン酸ベヘニル172質量部を徐々に添加して溶解した。
スチレン201質量部、ブチルアクリレート117質量部、メタクリル酸18.3質量部を混合し、このモノマー混合液を攪拌しつつ80℃に加温し、ベヘン酸ベヘニル172質量部を徐々に添加して溶解した。
次いで、アニオン界面活性剤「エマールE−27C(花王(株)製)有効成分27%」11.3質量部を純水1182質量部に溶解してなる界面活性剤水溶液を80℃に加温し、上記モノマー溶液を加えて、高速撹拌を行いモノマー分散液を調製した。
次いで、撹拌装置、冷却管、温度センサ、窒素導入管を備えた重合装置に純水867.5質量部を投入し、窒素気流下で撹拌を行いながら内温を80℃にした。この重合装置に上記モノマー分散液を投入し、過硫酸カリウム8.55質量部を純水162.5質量部に溶解した重合開始剤水溶液を投入した。
重合開始剤水溶液投入後、n−オクチルメルカプタン5.2質量部を35分間かけて添加し、さらに80℃で重合を2時間行った。さらに、過硫酸カリウム9.96質量部を純水189.3質量部に溶解した重合開始剤水溶液を添加し、スチレン366.1質量部、ブチルアクリレート179.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.2質量部を混合したモノマー溶液を1時間かけて滴下した。前記モノマー溶液を滴下した後、2時間重合処理を続けた後、室温まで冷却し樹脂微粒子分散液1を作製した。
(シェル用樹脂微粒子分散液の作製)
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサを備えた反応装置に、純水2948質量部、アニオン界面活性剤「エマール2FG(花王(株)製)」2.3質量部を添加して撹拌溶解させた後、窒素気流下で80℃に加温した。次いで、スチレン520質量部、ブチルアクリレート184質量部、メタクリル酸96質量部、n−オクチルメルカプタン22.1質量部を混合したモノマー溶液と、過硫酸カリウム10.2質量部を純水218質量部に溶解した重合開始剤水溶液を用意した。重合開始剤水溶液を前記反応装置に投入後、前記モノマー混合液を3時間かけて滴下し、さらに1時間重合を行った後、室温まで冷却して、シェル用樹脂微粒子分散液を作製した。シェル用樹微粒子の重量平均分子量は13,200、質量平均粒径は82nmであった。
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサを備えた反応装置に、純水2948質量部、アニオン界面活性剤「エマール2FG(花王(株)製)」2.3質量部を添加して撹拌溶解させた後、窒素気流下で80℃に加温した。次いで、スチレン520質量部、ブチルアクリレート184質量部、メタクリル酸96質量部、n−オクチルメルカプタン22.1質量部を混合したモノマー溶液と、過硫酸カリウム10.2質量部を純水218質量部に溶解した重合開始剤水溶液を用意した。重合開始剤水溶液を前記反応装置に投入後、前記モノマー混合液を3時間かけて滴下し、さらに1時間重合を行った後、室温まで冷却して、シェル用樹脂微粒子分散液を作製した。シェル用樹微粒子の重量平均分子量は13,200、質量平均粒径は82nmであった。
(シアン着色剤微粒子分散液の調整)
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部を純水1600質量部に溶解し、C.I.ピグメントブルー15:3 25質量部を徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて体積基準メディアン径153nmのシアン着色剤微粒子分散液を調整した。
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部を純水1600質量部に溶解し、C.I.ピグメントブルー15:3 25質量部を徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて体積基準メディアン径153nmのシアン着色剤微粒子分散液を調整した。
(マゼンタ着色剤微粒子分散液の調整)
前記シアン着色剤微粒子分散液の調製において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントレッド122に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径183nmのマゼンタ着色剤微粒子分散液を調整した。
前記シアン着色剤微粒子分散液の調製において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントレッド122に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径183nmのマゼンタ着色剤微粒子分散液を調整した。
(イエロー着色剤微粒子分散液の調整)
前記シアン着色剤微粒子分散液の調整において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントイエロー74に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径177nmのイエロー着色剤微粒子分散液を調整した。
前記シアン着色剤微粒子分散液の調整において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントイエロー74に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径177nmのイエロー着色剤微粒子分散液を調整した。
(カーボンブラック微粒子分散液の調整手順)
前記シアン着色剤微粒子分散液の調整において、C.I.ピグメントブルー15:3をカーボンブラック「モーガルL」に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径167nmのカーボンブラック微粒子分散液を調整した。
前記シアン着色剤微粒子分散液の調整において、C.I.ピグメントブルー15:3をカーボンブラック「モーガルL」に変えた他は同様の手順により、体積基準メディアン径167nmのカーボンブラック微粒子分散液を調整した。
(トナー粒子1の作製)
上記ビニル系樹脂微粒子分散液1を固形分換算で357質量部、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液を固形分換算で68質量部、イオン交換水900質量部、前記シアン着色剤微粒子分散液を固形分換算で200質量部を、撹拌装置、温度センサ、冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
上記ビニル系樹脂微粒子分散液1を固形分換算で357質量部、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液を固形分換算で68質量部、イオン交換水900質量部、前記シアン着色剤微粒子分散液を固形分換算で200質量部を、撹拌装置、温度センサ、冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
次に、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を撹拌下、10分間かけて滴下した後、75℃まで昇温させて前記微粒子を凝集、融着させた。このまま「コールターカウンターTA−II(ベックマン・コールター社製)」を用い、体積基準メディアン径が6.5μmになるまで加熱撹拌を続けた。
体積基準メディアン径が6.5μmに到達した時点で、シェル用樹脂微粒子分散液を固形分換算で210質量部添加し、1時間撹拌を行ってシェル用微粒子を表面に融着させた。さらに、30分間そのまま撹拌を継続させてシェルが完全に形成された後、塩化ナトリウム40質量部をイオン交換水500質量部に溶解させた塩化ナトリウム水溶液を添加し、内温を78℃に昇温して撹拌を1時間続けた後、室温(25℃)に冷却して粒子を形成した。生成した粒子をイオン交換水で繰り返し洗浄した後、35℃の温風で乾燥して、トナー粒子1を作製した。
得られたトナー粒子1の体積基準メディアン径を「コールターカウンターTA−II(ベックマン・コールター社製)」を用いて測定したところ6.48μmであった。また、粒子の平均円形度を「FPIA2000(システックス社製)」で測定したところ0.965であった。
(トナー粒子2の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で290質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で130質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子2を作製した。
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で290質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で130質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子2を作製した。
(トナー粒子3の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液を「ファインテックスES−850」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることによりトナー粒子3を作製した。トナー粒子3の体積基準メディアン径は6.43μm、平均円形度は0.958であった。
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液を「ファインテックスES−850」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることによりトナー粒子3を作製した。トナー粒子3の体積基準メディアン径は6.43μm、平均円形度は0.958であった。
(トナー粒子4の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液をポリウレタンアイオノマー樹脂「ハイランドSP−510」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることでトナー粒子4を作製した。トナー粒子4の体積基準メディアン径は6.21μm、平均円形度は0.968であった。
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液をポリウレタンアイオノマー樹脂「ハイランドSP−510」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることでトナー粒子4を作製した。トナー粒子4の体積基準メディアン径は6.21μm、平均円形度は0.968であった。
(トナー粒子5の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液をポリウレタンアイオノマー樹脂「ハイランドHW−350」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることでトナー粒子5を作製した。トナー粒子5の体積基準メディアン径は6.39μm、平均円形度は0.969であった。
前記トナー粒子1の作製で使用したポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液をポリウレタンアイオノマー樹脂「ハイランドHW−350」の微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることでトナー粒子5を作製した。トナー粒子5の体積基準メディアン径は6.39μm、平均円形度は0.969であった。
(トナー粒子6の作製)
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をマゼンタ着色剤微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.71μm、平均円形度が0.964のトナー粒子6を作製した。
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をマゼンタ着色剤微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.71μm、平均円形度が0.964のトナー粒子6を作製した。
(トナー粒子7の作製)
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をイエロー着色剤微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.51μm、平均円形度が0.970のトナー粒子7を作製した。
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をイエロー着色剤微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.51μm、平均円形度が0.970のトナー粒子7を作製した。
(トナー粒子8の作製)
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をカーボンブラック微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.46μm、平均円形度が0.951のトナー粒子8を作製した。
前記トナー粒子5の作製で使用したシアン着色剤微粒子分散液をカーボンブラック微粒子分散液に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.46μm、平均円形度が0.951のトナー粒子8を作製した。
(トナー粒子9の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で407.4質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で12.6質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子9を作製した。
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で407.4質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で12.6質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子9を作製した。
(トナー粒子10の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で210質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で210質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子10を作製した。
前記トナー粒子1の作製で使用したビニル系樹脂微粒子分散液1の添加量を固形分換算で210質量部に変更し、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の微粒子分散液の添加量を固形分換算で210質量部に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.52μm、平均円形度が0.968のトナー粒子10を作製した。
(比較用トナー粒子1の作製)
前記トナー粒子1の作製で使用したアイオノマー樹脂の微粒子分散液を重量平均分子量100,000、ガラス転移温度50℃のスチレン:ブチルアクリレート:メタクリル酸=66.5:25:8.5(質量%)の共重合体樹脂微粒子分散液に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.53μm、平均円形度が0.950の比較用トナー粒子1を作製した。
前記トナー粒子1の作製で使用したアイオノマー樹脂の微粒子分散液を重量平均分子量100,000、ガラス転移温度50℃のスチレン:ブチルアクリレート:メタクリル酸=66.5:25:8.5(質量%)の共重合体樹脂微粒子分散液に変更した。他は同様の手順とすることにより、体積基準メディアン径が6.53μm、平均円形度が0.950の比較用トナー粒子1を作製した。
(比較用トナー粒子2の作製)
前記比較用トナー粒子1の作製で使用した共重合体樹脂の重量平均分子量を10,000に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.72μm、平均円形度が0.949の比較用トナー粒子2を作製した。
前記比較用トナー粒子1の作製で使用した共重合体樹脂の重量平均分子量を10,000に変えた他は同様の手順とすることで、体積基準メディアン径が6.72μm、平均円形度が0.949の比較用トナー粒子2を作製した。
(トナー粒子の外添剤処理及び現像剤の作製)
前述したトナー粒子1〜10及び比較用トナー粒子1、2の各々に、疎水性シリカ(数平均一次粒径12nm、疎水化度68)を1質量%、及び、疎水性酸化チタン(数平均一次粒径20nm、疎水化度64)を1質量%添加した。ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)を用いて混合処理を行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより外添剤処理した。
前述したトナー粒子1〜10及び比較用トナー粒子1、2の各々に、疎水性シリカ(数平均一次粒径12nm、疎水化度68)を1質量%、及び、疎水性酸化チタン(数平均一次粒径20nm、疎水化度64)を1質量%添加した。ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株)製)を用いて混合処理を行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより外添剤処理した。
次に、外添剤処理したトナーとフェライト粒子にスチレンアクリル樹脂で樹脂被覆した平均粒径35ミクロンのキャリアとをトナー濃度が8%となる様になるよう混合処理することにより、現像剤1〜10及び比較用現像剤1、2を作製した。
(現像剤の評価)
〈オフセット評価〉
市販のデジタルプリンタ「bizhub Pro C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株))製」の定着装置を構成する定着用ヒートローラの表面温度を120℃〜210℃の範囲で5℃刻みで変化させられる様にした改造機により評価を行った。
〈オフセット評価〉
市販のデジタルプリンタ「bizhub Pro C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株))製」の定着装置を構成する定着用ヒートローラの表面温度を120℃〜210℃の範囲で5℃刻みで変化させられる様にした改造機により評価を行った。
評価は、各々の表面温度で、搬送方向に対し垂直方向にベタ帯状画像を有するA4画像を縦送りで搬送定着した後、搬送方向に対し垂直に5mm幅のベタ帯画像と20mm幅のハーフトーン画像を有するA4画像を縦送りで搬送し定着させた。そして、定着オフセットによる画像汚れが発生した温度を測定した。
〈定着率評価〉
上記「bizhub Pro C500」の改造機を用い、温度10℃、湿度10%RHの環境下でベタ画像を形成し、ベタ画像を転写した紙を定着用ヒートローラの温度を5℃刻みで120〜210℃で変化させて定着処理を行って評価を行った。評価は、作製した定着画像を折り曲げ、その後、摩擦堅牢度試験機を用いて布で摩擦を10回繰り返し行って、その前後の反射濃度を「RD−918(マクベス社製)」を用いて測定し、下記式にしたがって定着率を求めた。
上記「bizhub Pro C500」の改造機を用い、温度10℃、湿度10%RHの環境下でベタ画像を形成し、ベタ画像を転写した紙を定着用ヒートローラの温度を5℃刻みで120〜210℃で変化させて定着処理を行って評価を行った。評価は、作製した定着画像を折り曲げ、その後、摩擦堅牢度試験機を用いて布で摩擦を10回繰り返し行って、その前後の反射濃度を「RD−918(マクベス社製)」を用いて測定し、下記式にしたがって定着率を求めた。
定着率(%)=〔(擦り後の反射濃度)/(擦り前の反射濃度)〕×100
上記式より算出した定着率が、実用上問題のないレベルである80%以上となる定着温度を求めて評価した。
上記式より算出した定着率が、実用上問題のないレベルである80%以上となる定着温度を求めて評価した。
なお、初期画像濃度は、紙の反射濃度を0とし、相対濃度で1.40に調整して測定したものである。
以上の結果を表1に示す。
表1に示す様に、ビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる結着樹脂を用いたトナー1〜10はいずれも比較用トナー1、2よりも低い定着温度で定着率80%以上となる画像形成が行えることが見出された。また、トナー1〜10はオフセット発生温度も比較用トナー1、2よりもはるかに低い温度であることが確認された。この様に、本発明の構成を有するトナー1〜10は、いずれも耐オフセット性と低温定着性の両立が可能な性能を有するものであることが確認された。
一方、本発明の構成を有さない比較用トナー1と比較用トナー2は、定着率80%以上となる定着温度が175℃、185℃と高く、オフセット発生温度も160℃、170℃と高いものになり、耐オフセット性と低温定着性ともに実現が難しい結果になった。
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
Claims (6)
- 少なくとも着色剤、結着樹脂を含む電子写真用トナーにおいて、前記結着樹脂がビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなることを特徴とする電子写真用トナー。
- 前記結着樹脂が、アイオノマー樹脂を3質量%以上50質量%以下含有するものであることを特徴とする請求項1記載の電子写真用トナー。
- 前記結着樹脂が、ビニル系樹脂の領域とアイオノマー樹脂の領域が海島構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真用トナーを含有することを特徴とする電子写真用現像剤。
- 少なくとも着色剤と、ビニル系樹脂とアイオノマー樹脂からなる結着樹脂を含有する電子写真用トナーの製造方法であって、ビニル系樹脂微粒子とアイオノマー樹脂微粒子、および着色剤微粒子を凝集、熱融着する工程と、前記凝集、熱融着する工程で形成された粒子を加熱、熱融着する工程とを有することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。
- 潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、現像剤担持体に担持された現像剤で現像し、トナー画像を形成する現像工程、前記トナー画像を被転写体表面に転写する転写工程、前記転写体表面に転写されたトナー画像を熱定着する定着工程を含む画像形成方法において、前記現像剤が請求項4記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (1)
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KR20110082836A (ko) * | 2010-01-12 | 2011-07-20 | 삼성전자주식회사 | 전자사진용 토너 및 그의 제조방법 |
CN103576481A (zh) * | 2012-07-27 | 2014-02-12 | 京瓷办公信息系统株式会社 | 静电潜像显影用调色剂和静电潜像显影用调色剂制备方法 |
-
2008
- 2008-01-29 JP JP2008017365A patent/JP2009180781A/ja not_active Withdrawn
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