JP2010204358A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つ又は複数の像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体表面にトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに中間転写体表面に転写する加圧転写工程、及び、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写工程を少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
【選択図】図3
Description
<1>1つ又は複数の像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体表面にトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに中間転写体表面に転写する加圧転写工程、及び、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写工程を少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法、
<2>前記トナーが式(1)を満たす、前記<1>に記載の画像形成方法、
20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦120℃ (1)
式(1)中、T(1MPa)は、フローテスター印加圧力1MPa(10kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表し、T(10MPa)は、フローテスター印加圧力10MPa(100kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表す、
<3>前記加圧転写工程において、トナー像はフローテスター溶融粘度で105Pa・s以下となるように加圧される、前記<1>又は<2>に記載の画像形成方法、
<4>前記トナーが、ガラス転移温度が60〜120℃である高Tg樹脂とガラス転移温度が−70〜20℃である低Tg樹脂とを有するブロック共重合体を含む、前記<1>〜<3>いずれか1つに記載の画像形成方法、
<5>前記トナーが、樹脂粒子及び離型剤粒子を水系媒体中に分散する工程、分散した粒子を凝集し凝集粒子を作製する工程、並びに、凝集粒子を加熱して融合させる工程を含む製造方法により製造された、前記<1>〜<4>いずれか1つに記載の画像形成方法、
<6>像保持体、前記像保持体を帯電させる帯電手段、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに前記像保持体から中間転写体表面に加圧転写する加圧転写手段、及び、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置、
<7>前記転写手段が、フィルム状のトナー像を被転写体表面に転写すると同時に定着する転写定着手段である、前記<6>に記載の画像形成装置。
前記<2>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、転写効率及び画像光沢に優れ、文字周り抜けが抑制された画像形成方法を提供することができる。
前記<3>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、より転写効率及び画像光沢に優れ、文字周り抜けが抑制された画像形成方法を提供することができる。
前記<4>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、数mm直径程度の微小な光沢ムラの発生を防止できる画像形成方法を提供することができる。
前記<5>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、定着工程でのドットの広がりを防止できる画像形成方法を提供することができる。
前記<6>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、像保持体(以下、「感光体」ともいう。)の劣化、現像機内でのトナーの劣化が抑制された画像形成装置を提供することができる。
前記<7>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりドット形状の乱れが抑制された画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
本実施形態の画像形成方法は、1つ又は複数の像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体表面にトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに中間転写体表面に転写する加圧転写工程、及び、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写工程を含むことを特徴とする。
また、前記トナーが式(1)を満たすことが好ましい。
20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦120℃ (1)
式(1)中、T(1MPa)は、フローテスター印加圧力1MPa(10kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表し、T(10MPa)は、フローテスター印加圧力10MPa(100kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表す。
本実施形態の画像形成方法は、1つ又は複数の像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、及び、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体表面にトナー像を形成する現像工程を含む。
像保持体表面に現像されたトナー像は、トナーが集合した画素である網点や万線構造により形成されており、その面積率によって画像濃度が調整される。
本実施形態の画像形成方法は、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに中間転写体表面に転写する加圧転写工程を含む。当該加圧転写工程により形成されたトナー像はドット形状乱れが抑制されており、転写効率にも優れる。
図1に示すように、像保持体11から中間転写体14への静電転写を行った場合、像保持体11表面に形成されたトナー像12を構成する帯電したトナー13同士が互いに反発し、転写する際に周辺部に飛散し、定着後において、ドット形状乱れが生じる。
本実施形態における加圧転写工程によれば、画像保持体である中間転写体とトナー像とは一体となって密着されるとともに加圧され、圧力可塑性を示す粉体トナーが溶融状態となり個々のトナーが融着して一つの平滑なフィルム状となる。
ここで「フィルム状」とは、加圧されたトナー粒子が溶融状態となることでトナー粒子同士が結合した状態を指しており、顕微鏡等で拡大観察した際に近接したトナーの個々の粒子形状が変化しているかどうかでフィルム化しているかを見極めることができる。
また、フィルム化したか否かは、加圧後のトナー像(2cm×2cmのソリッドパッチ画像)をピンセットでつまみ、一体化した状態で中間転写体から分離することが可能か否かでも確認できる。
本実施形態によれば、被転写体に対してトナー像を静電的に多重転写することはないため、ドット形状乱れなどの画像の乱れがなく、画像保持体上に鮮明でかつ転写ムラのない画像が得られる。
加圧転写圧力が1×103Pa以上であると、フィルム化が容易であり、中間転写体とフィルム化したトナー像との密着性が良好であるとともに、二次転写効率が良好である。
また、加圧転写圧力が1×1010Pa以下であると、中間転写体への応力が適切な範囲であり、しわの発生が抑制される。さらに、加圧部において必要な耐圧性を得るための機構・装置を複雑化することなく、所望の加圧転写圧力が得られるので好ましい。
加圧転写圧力は、圧力測定フィルム、プレスケール(富士フイルム(株)製)により測定できる。
ここで、トナーのフローテスター溶融粘度は、以下のように算出する。フローテスター測定装置の開始温度を19℃とし、シリンダー圧力を、中間転写体上での仮想圧力相当の5MPa(50kgf/cm2)とし、昇温速度6℃/minで粘度を測定してゆく。25℃に到達した時の粘度をトナーのフローテスター溶融粘度とする。
また、本実施形態において、中間転写体を冷却する工程(中間転写体冷却工程)を有しないことが好ましい。中間転写体冷却工程を省略することにより、画像形成装置の小型化が期待され、さらに、冷却エネルギーを必要としない点から、より少ないエネルギーで画像が形成される点でも好ましい。
本実施形態においては、中間転写体はベルト状の中間転写体が好ましく、フィルム状の基層(ベースフィルム)上に弾性体層を有するものが好ましく、さらにその表面に離型層を有するものがより好ましい。
中間転写体表面のゴム硬度が10度以上である場合は、中間転写体の耐摩耗性に優れ、またトナー像のフィルム化が容易である。また、80度以下であると、トナーを包みこみやすくなるため、微小な光沢ムラの発生を抑制できる。
なお、ゴム硬度はJIS K 6253に準拠したタイプA型のデュロメータを用いて測定できる。
離型層の厚さは5〜100μmが好ましい。上記の数値の範囲内であると、離型性の維持が良好であるため好ましい。
離型層の材質は、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等であることが好ましい。
本実施形態の画像形成方法は、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写工程を含む。転写工程における転写法としては、静電転写法及び圧力転写法が挙げられるが、本実施形態においては、いずれの転写法でもよい。
本実施形態の画像形成方法に用いられる被転写体としては、例えば、普通紙、厚紙、OHPシート、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。また、被記録体としては、厚紙を使用することが好ましい。なお、厚紙とは、90g/m2以上である紙のことをいう。本実施形態の画像形成方法は、厚紙への画像形成に特に優れた方法であり、厚紙を用いた高速定着において、高画質と信頼性とを両立しながら、定着エネルギーの低減が可能であるため好ましい。また、厚紙への優れた画像形成のみならず、90g/m2以下の秤量である普通紙に対しても、問題なく効果的な性能を示し、定着エネルギーの低減、又は同一エネルギーにおける時間あたり画像形成速度が向上する。
本実施形態の画像形成方法は、記録媒体表面に転写されたフィルム状のトナー像を記録媒体表面に定着する定着工程を含むことが好ましい。
本実施形態において、定着工程は加熱定着、加圧定着又はこれらを併用した加熱加圧定着のいずれでもよいが、好ましくは加熱なしに加圧することによって行われる加圧定着が好ましい。ただし、定着性を向上させるために、加熱手段により補助的に加熱させてもよい。本実施形態においては、加熱定着又は加熱加圧定着により定着する場合においても、定着装置と現像・転写装置とが分離しているため定着装置の熱が伝わって像保持体(感光体)等が劣化することはない。また、現像機内のトナーが熱により劣化することもない。
定着圧力が1×104Pa以上であると、記録媒体とフィルム化したトナー像との密着性が良好であるとともに、定着部での溶融トナーの記録媒体への浸透が良好であり、光沢ムラの発生が抑制され、十分な定着性が得られる。
また、定着圧力が1×108Pa以下であると、記録媒体への応力が適切な範囲であり、しわの発生、用紙カールの発生が抑制される。さらに、加圧部において必要な耐圧性を得るための機構・装置を複雑化することなく、所望の定着圧力が得られるので好ましい。
定着圧力は、圧力測定フィルム、プレスケール(富士フイルム(株)製)により測定できる。
前記転写工程が、フィルム状のトナー像を記録媒体表面に転写すると同時に定着する転写定着工程であることも好ましい。記録媒体への転写工程と、定着工程とを別々に設けた場合と比較して、静電転写法と比べて転写工程におけるトナーの飛び散りがないため、ドット形状乱れが抑制された画像が得られる。
本実施形態において、前記静電荷像現像用トナーとしては、式(1)を満たすものを好ましく用いることができる。
20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦120℃ (1)
式(1)中、T(1MPa)は、フローテスター印加圧力1MPa(10kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表し、T(10MPa)は、フローテスター印加圧力10MPa(100kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表す。
なお、「20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦120℃」という表記は、「20℃≦{T(1MPa)−T(10MPa)}≦120℃」と同義であり、「{T(1MPa)−T(10MPa)}の値が20℃以上、120℃以下」と同義である。
T(1MPa)−T(10MPa)が30℃以上であると、トナーの定着性に優れ、定着画像強度に優れる。また、T(1MPa)−T(10MPa)が120℃以下であると、定着不良を抑制でき、定着画像強度に優れる。
本実施形態においては、30℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦60℃が好ましい。上記の数値の範囲内であると定着性の観点で好ましい。
島津製作所(株)製フローテスターCFT−500Aを用い、開始温度19℃〜最大温度170℃、昇温速度3℃/min、予熱時間300sec、シリンダー圧力1MPa(10kgf/cm2)から10MPa(100kgf/cm2)まで可変とし、ダイL×D=1.0mm×1.0mmの条件で等速昇温した時の軟化状態を測定する。試料としては、トナーについてはトナーの樹脂のみを分取するのは困難であるため、トナー自体を秤量して用いる。プランジャー断面積は10cm2とする。測定方法は、等速昇温するに従い、試料は徐々に加熱され流出がはじまる。さらに昇温すると溶融状態となった試料が大きく流出し、プランジャー降下が停止し、1回の測定を終了する。各温度における流出量を19〜170℃まで3℃きざみで測定し、見かけ粘度η’(Pa・s)を得る。この際、フローテスター印加圧力1MPa(10kg/cm2)とフローテスター印加圧力10MPa(100kg/cm2)において、見かけ粘度η’(Pa・s)が1×104Pa・sとなる温度を求め、その差分を算出する。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーに含まれる結着樹脂の80重量%以上が、バロプラスチックであることが好ましく、100重量%がバロプラスチックであることがより好ましい。
本実施形態に用いるトナーは、コアシェル構造を有する樹脂粒子(以下、コアシェル粒子ともいう。)を凝集して得られる静電荷像現像用トナーであることが好ましい。
トナー中に含まれるコアシェル構造の樹脂粒子が複数個以上であることを確認する方法は、特に制限はなく、透過型電子顕微鏡にてトナーの断面観察を行う方法や、染色などによりコントラストを明瞭にして断面を走査型電子顕微鏡で観察する方法等が挙げられる。また、製造時のトナー粒径とコアシェル粒子の比、コアシェル粒子の使用量、製法等からトナー中に含まれるコアシェル粒子が2個以上であることが明らかである場合もある。
本実施形態に用いる静電荷像現像用トナーは、ブロック構造を有する共重合体(ブロック共重合体)を含むトナーであることが好ましい。
ブロック構造を有する共重合体は、高いガラス転移温度を有する樹脂(ブロックA)と低いガラス転移温度を有する樹脂(ブロックB)とを有する共重合体であることが好ましい。
ブロックAのガラス転移温度(Tg(A))が50〜120℃であることが好ましく、60〜110℃であることがより好ましい。上記の範囲内であると、中間転写体上で容易にフィルム化する。
また、ブロック(B)のガラス転移温度(Tg(B))が−70〜20℃であることが好ましく、−60〜10℃であることがより好ましい。上記の数値の範囲内であると常温での定着性が改善され、画像の強度が向上するため好ましい。
また、ブロックA及びブロックBはホモポリマーであることが好ましい。
またTg(B)が20℃以下であるブロックBの重合に好ましく用いるエチレン性不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル類が好ましく、アクリル酸エステル類がより好ましく、アルキル基が炭素数1〜8であるアクリル酸アルキルエステル類がさらに好ましく、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が特に好ましい。
結晶性ポリエステルブロックと非結晶性ポリエステルブロックとの割合が上記範囲内であると、トナーを作製した場合のブロック共重合体としての帯電性及び機械的強度が十分であり、さらに低温定着性に優れるので好ましい。さらに、加圧下における流動挙動に優れるので好ましい。
また、混合する非結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、1,000〜100,000であることが好ましく、2,000〜10,000であることがより好ましい。
また、本実施形態に用いることができるブロック共重合体は、単量体のカルボン酸価数、アルコール価数の選択、架橋剤の添加などによって一部枝分かれや架橋などを有していてもよい。
なお、測定結果の信頼性は、上述の測定条件で行ったNBS706ポリスチレン標準試料が、
重量平均分子量Mw=28.8×104
数平均分子量Mn=13.7×104
となることにより確認することができる。
〔硫黄酸触媒〕
硫黄酸触媒としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸、イソプロピルベンゼンスルホン酸、しょうのうスルホン酸、などのアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキルジスルホン酸、アルキルフェノールスルホン酸、アルキルナフタリンスルホン酸、アルキルテトラリンスルホン酸、アルキルアリルスルホン酸、石油スルホン酸、アルキルベンゾイミダゾールスルホン酸、高級アルコールエーテルスルホン酸、アルキルジフェニルスルホン酸、モノブチルフェニルフェノール硫酸、ジブチルフェニルフェノール硫酸、ドデシル硫酸などの高級脂肪酸硫酸エステル、高級アルコール硫酸エステル、高級アルコールエーテル硫酸エステル、高級脂肪酸アミドアルキロール硫酸エステル、高級脂肪酸アミドアルキル化硫酸エステル、ナフテニルアルコール硫酸、硫酸化脂肪、スルホ琥珀酸エステル、スルホン化高級脂肪酸、樹脂酸アルコール硫酸、及びこれらすべての塩化合物などが使用できるが、これに限定されない。またこれらの触媒は、構造中に官能基を有していてもよい。これらの触媒は必要に応じて複数を組み合わせることもできる。好ましく使用される硫黄酸触媒としては、アルキルベンゼンスルホン酸が例示でき、これらの中でも特にドデシルベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、しょうのうスルホン酸等が好ましい。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーの製造方法は、前記バロプラスチックを含む樹脂粒子及び離型剤粒子を含む分散液中で前記樹脂粒子及び前記離型剤粒子を凝集して凝集粒子を得る工程(以下、「凝集工程」ともいう。)、並びに、前記凝集粒子を加熱して融合合一する工程(以下、「融合合一工程」ともいう。)を含むことが好ましい。
樹脂粒子分散液は、界面活性剤や、高分子分散剤、無機分散剤などの添加物を含んでいてもよい。上記の乳化分散の際に必要に応じて界面活性剤や高分子分散剤、無機分散剤などを水系媒体中に添加することも可能である。
また、水系媒体は、水混和性の有機溶媒を含んでいてもよい。水混和性の有機溶媒としては、例えば、アセトンや酢酸等が挙げられる。
前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用することが好ましい。
さらに、通常、水系媒体中での単量体エマルジョン粒子のOstwald Ripening現象を防ぐためにしばしば、ヘプタノールやオクタノールに代表される高級アルコール類、ヘキサデカンに代表される高級脂肪族炭化水素類を安定助剤として配合することも可能である。
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等を挙げることができる。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等を挙げることができる。
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等を挙げることができる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等を挙げることができる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどを挙げることができる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等を挙げることができる。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等を挙げることができる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等を挙げることができる。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等を挙げることができる。
また、染料としては、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等が挙げられる。
また、これらの着色剤は極性を有する界面活性剤を用いて、ホモジナイザーによって水系に分散することもでき、また、その他の粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段回で添加してもよい。
黒色着色剤として磁性体を用いる場合は、他の着色剤とは異なり、12〜240重量%添加することができる。
前記の着色剤の配合量は、定着時の発色性を確保するために好ましい量である。
また、トナー中の着色剤粒子の中心径(メジアン径)を100〜330nmにすることにより、OHP透明性及び発色性を確保することができる。
なお、着色剤粒子の中心径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−920)で測定することができる。
これらのワックス類は、室温付近では、トルエンなど溶剤にはほとんど溶解しないか、溶解しても極めて微量である。
これらのワックス類を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザーや圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)で粒子状に分散させ、1μm以下の粒子の分散液を作製することができる。
これらの離型剤は、トナー構成固体分総重量に対して5〜25重量%の範囲で添加することが、オイルレス定着システムにおける定着画像の剥離性を確保する上で望ましい。
なお、得られた離型剤粒子分散液の粒径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−920)で測定することができる。また、離型剤を使用するときには、樹脂粒子、着色剤粒子及び離型剤粒子を凝集した後に、さらに樹脂粒子分散液を追加して凝集粒子表面に樹脂粒子を付着することが帯電性、耐久性を確保する観点から望ましい。
帯電制御剤として4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料やトリフェニルメタン系顔料など通常使用される種々の帯電制御剤を使用することができるが、凝集や合一時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点から水に溶解しにくい材料が好適である。
本実施形態に用いることができる無機粒子としては、好ましくは一次粒径が5nm〜2μmであり、より好ましくは5nm〜500nmである粒子である。またBET法による比表面積は20〜500m2/gであることが好ましい。トナーに混合される割合は0.01〜5重量%であり、好ましくは0.01〜2.0重量%である。
また、本実施形態に用いるトナーの体積平均粒度分布指標GSDvは1.30以下であることが好ましい。GSDvが1.30以下であると解像性が良好で、トナー飛散やカブリ等の画像欠陥が起こりにくいため好ましい。
本実施形態に用いるトナーの累積体積平均粒径D50や平均粒度分布指標GSDvは、例えば、コールターカウンターTA−II(ベックマン・コールター(株)製)、マルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)等の測定機器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16P、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50P、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84Pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16V)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84P/D16P)1/2として算出される。
SF1={(ML)2/A}×(π/4)×100
式中、MLはトナー粒子の最大長を示し、Aは粒子の投影面積を表す。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体、前記像保持体を帯電させる帯電手段、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段、前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに前記像保持体から中間転写体表面に加圧転写する加圧転写手段、及び、フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写手段を有することを特徴とする。前記トナーは前記式(1)を満たすことが好ましい。
以下、本実施形態の画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
図4に示す画像形成装置によれば、記録媒体Sへの転写と定着を同時に行うことができるため、装置の簡略化が可能である。
示差走査熱量計(DSC)によりガラス転移温度、融点の測定を行った。具体的には、(株)島津製作所製DSC50を使用して測定した。
試料:3〜15mg、好ましくは5〜10mg
測定法:試料をアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用いた。
温度曲線:昇温I(20℃〜180℃、昇温速度10℃/min)
降温I(180℃〜10℃、降温速度10℃/min)
昇温II(10℃〜180℃、昇温速度10℃/min)
上記温度曲線において昇温IIで測定される吸熱曲線から、ガラス転移温度を測定する。ここで、ガラス転移温度とは、吸熱ピークの曲線の微分値が極大となる温度の中で、最低の温度における曲線の接線とベースラインとの交点の温度をいう。融点とは、昇温Iにおける融解吸収ピークの最大値を測定する。
分散液中の粒子の中心径は、(株)堀場製作所製LA−920を使用して測定した。また、得られたトナーのD50及びGSDvは、コールターカウンターTA−II(ベックマン・コールター(株)製)、マルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)等の測定機器で測定した。
<樹脂粒子分散液(1)の調製>
イソフタル酸 170部
ビスフェノールA エチレンオキサイド2モル付加物 310部
ジブチル錫オキサイド 0.5部
上記材料を混合し、撹拌機を備えたリアクターに投入し、窒素雰囲気下150℃で5時間重縮合を実施したあと、180℃に温度を上げてさらに2時間重合を加え、均一透明な非結晶性ポリエステル樹脂を得た。GPCによる重量平均分子量は4,500、ガラス転移温度(オンセット)は60℃であった。
セバシン酸 85部
ドデシルベンゼンスルホン酸 0.5部
上記材料を混合し、撹拌機を備えたリアクターに投入し、窒素雰囲気下100℃で6時間重縮合を実施したところ、均一透明な結晶性ポリエステル樹脂を得た。GPCによる重量平均分子量は5,000、結晶融点は60℃であった。ガラス転移温度(オンセット)は−30℃であった。
<着色剤粒子分散液(P1)の調製>
シアン顔料(大日精化工業(株)製、銅フタロシアニン C.I.Pigment Blue15:3) 50部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR) 5部
イオン交換水 200部
前記成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)により5分間分散し、さらに超音波バスにより10分間分散し、中心径190nm、固形分量21.5%の着色剤粒子分散液(P1)を得た。
<離型剤粒子分散液(W1)の調製>
ドデシル硫酸 30部
イオン交換水 852部
上記成分を混合し、ドデシル硫酸水溶液を調製した。
パルミチン酸 188部
ペンタエリスリトール 25部
上記成分を混合し、250℃に加熱し融解した後、上記のドデシル硫酸水溶液に投入し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で5分間乳化した後、さらに超音波バス中で15分乳化後、乳化物を撹拌しながらフラスコ中で70℃に維持し、15時間保持した。これにより粒子の中心径が200nm、融点が72℃、固形分量が20%の離型剤粒子分散液(W1)を得た。
<トナー粒子(1)の調製>
樹脂粒子分散液(1) 272部(樹脂54.4部)
着色剤粒子分散液(P1) 40部(顔料8.6部)
離型剤粒子分散液(W1) 80部(離型剤17.2部)
ポリ塩化アルミニウム 17.2部
イオン交換水 300部
上記配合に従って、成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら42℃まで加熱し、42℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液(1)を105部(樹脂21部)追加して緩やかに撹拌した。その後、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを6.0に調整した後、撹拌を継続しながら95℃まで加熱した。95℃までの昇温の間、通常の場合、系内のpHは、5.0以下まで低下するが、ここでは水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、pHが5.5以下とならない様に保持した。反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。そして、40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、次いで、真空乾燥を12時間行いシアントナー粒子(1)を得た。このトナー粒子の粒径をコールターカウンターで測定したところ、累積体積平均粒径D50が6.1μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.24であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めたトナー粒子の形状係数SF1は135のポテト形状であった。
上記トナー粒子50部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.5部を添加し、サンプルミルで混合してシアン色の静電荷像現像用トナー(1)を得た。
そして、ポリメチルメタクリレート(綜研化学(株)製、Mw75,000)を1%被覆した平均粒径50μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が5%になるように前記の外添トナーを秤量し、両者をボールミルで5分間撹拌・混合して静電荷像現像剤(1)を調製した。
静電荷像現像用トナー(1)は、(株)島津製作所製フローテスターCFT−500A型で10MPa、1MPaの圧力下での104Pa・sになるときの温度がそれぞれ、25℃、100℃であり、75℃の温度差が観測された。
マゼンタ、イエロー及びブラックの静電荷像現像用トナー(1)について、(株)島津製作所製フローテスターCFT−500A型を用いて10MPa、1MPaの圧力下での104Pa・sになるときの温度を測定した結果、シアンの静電荷像現像用トナー(1)と同じ結果が得られた。
図3は、本実施例の画像形成方法に用いた画像形成装置10を示す構成図である。
画像形成装置10において、ベルト状の中間転写体14は、駆動ロール31、バックアップロール41により支持されて図中に示す矢印方向に回転を行う。中間転写体14の周辺にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応する4つの像保持体21Y、21M、21C、21Bが配置され、それぞれ帯電機(不図示)により一様に帯電された後、濃度信号に応じて光ビームパルス幅変調装置によってオンオフされる光ビーム走査装置を備えた露光ユニット25により露光され、静電潜像が形成される。各像保持体21上の静電潜像は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナーが入った現像装置27Y、27M、27C、27Bにより現像され、面積変調により濃度を表すいわゆるデジタル画像の各色トナー像が各像保持体21Y、21M、21C、21B上に形成される。この各色トナー像は、順次、加圧転写ロール30Y、30M、30C、30Bにより、中間転写体14の表面に5MPaの圧力でフィルム化されながら加圧転写され、中間転写体14に複数色のフィルムが重なったトナー像(フィルム状)51が形成される。
その後、記録媒体Sの送紙に伴い、前記トナー像(フィルム状)51は記録媒体Sの表面に静電転写される。その後、前記トナー像(フィルム状)51を保持した記録媒体Sが定着装置70を構成する加圧ロールの間を移動し、加圧される(定着圧力5MPa、温度25℃)。トナー像(フィルム状)51は記録媒体Sに浸透し定着が終了する。
中間転写体14として、ベースフィルム(材質ポリイミド、厚み100μm)、弾性体層(材質シリコーンゴム、厚み10μm)、離型層(材質PFA、厚み30)よりなる、ゴム硬度50度のベルト状の中間転写ベルトを用いた。
加圧ロールとして、金属ロール上にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を有したものを用いた。
記録媒体Sとして富士ゼロックス(株)製の厚紙コート紙であるミラーコートプラチナ紙(256g/m2)を使用し、プロセススピードを180mm/secで印刷した。
a.感光体劣化
上記画像形成装置を用いて実験室環境(温度25℃、湿度60%)で5万枚の連続プリント試験を行った。感光体の劣化は、全面ベタ画像における白点・黒点のディフェクトを評価することにより測定した。
感光体の劣化を下記の基準に基づいて評価した。結果を表1に示した。
○:ディフェクトが見られない
△:白点・黒点のディフェクトがわずかに見られるが気にならない
×:白点・黒点のディフェクトが目立つ
現像機内トナー劣化は、現像機内のトナー粒径を評価することにより測定した。現像機内トナー劣化を下記の基準に基づいて評価した。結果を表1に示した。
○:トナー粒径分布に変化が見られない
△:凝集して大きくなったトナーがわずかに見られるが画像では見えない
×:凝集して大きくなったトナーが多く画像で確認できる
中間転写体の転写効率は、転写前後の感光体上のトナー重量比を評価することにより測定した。転写効率を下記の基準に基づいて評価した。結果を表1に示した。
◎:転写効率90%以上
○:転写効率80〜89%
△:転写効率60〜79%
×:転写効率60%未満
ドット形状乱れは、画像密度40%以下の低濃度領域での画像を顕微鏡観察したときのドット形状を評価することにより測定した。ドット形状乱れを下記の基準に基づいて評価した。結果を表1に示した。
○:ドット外周が滑らかで円形に近い
△:ドットの凹凸があるが画像では気にならない
×:ドットの凹凸が多く画像でのざらつき感が気になる
画像光沢は、BYK社製micro−TRI−glossで60°Glossを測定することにより測定した。画像光沢を下記の基準に基づいて評価した。結果を表1に示した。
○:50%を超える
△:30%以上50%以下
×:30%未満
記録媒体Sに転写・定着されたトナー像の表面及び記録媒体表面は、密着状態で搬送される中間転写体14の表面により平滑化されるため、表面が均一で、且つ、高い光沢を有する画像が形成された。
加熱定着が必要であるか、不要であるかの判断は下記の通りである。
必要:定着部にランプヒータ等の加熱源を要する
不要:定着部にランプヒータ等の加熱源を要しない
オイルレス定着性は良好であり、最低定着温度(この温度は、画像の布摺擦により、画像の汚染で判定)は25℃で、画像は充分な定着性を示すとともに、光沢の均一性も良好であった。
2×2cmのソリッドパッチ画像を作成し、中間転写体上で加圧後の画像をピンセットでつまみ、一体化した状態で分離することが可能か判断した。
○:一体となって分離可能
△:画像が途中で切れ分離困難
×:一体で分離することができない
○を合格とした。
実施例1で使用した樹脂粒子分散液(1)の代わりに、以下の樹脂粒子分散液(C1)を用いた以外はすべて実施例1と同様にトナーを作製し評価した。
<樹脂粒子分散液(C1)の作製(スチレン−ブチルメタクリレート系、2−ヒドロキシエチルメタクリレート)>
丸型ガラスフラスコ中に、300部のイオン交換水と1.5部のTTAB(テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、(株)シグマ社製)を入れ、20分間、窒素バブリングを実施し、撹拌しながら65℃まで昇温した。n−ブチルメタクリレートモノマー40部を加え、さらに20分間撹拌を行った。開始剤V−50(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、和光純薬工業(株)製)0.5部を予め、10部のイオン交換水に溶解後、フラスコ中に投入した。65℃で、3時間保持し、スチレンモノマー50部と、n−ブチルアクリレートモノマー25部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2部及び0.8部のドデカンチオールを0.5部のTTABを溶解したイオン交換水100部に乳化した乳化液を2時間かけて定量ポンプを用いてフラスコ中に連続的に投入した。温度を70℃に昇温、さらに2時間保持して、重合を完了した。
重量平均分子量Mwは19,000、平均粒径は280nm、固形分量が25重量%の樹脂粒子分散液(C1)を得た。
樹脂を40℃で風乾後、−150℃から(株)島津製作所製示差走査熱量計(DSC)でガラス転移温度を分析すると、25℃付近にポリブチルメタクリレートによるガラス転移が観測され、また42℃付近にスチレン−ブチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体からなると考えられる共重合体によるガラス転移が観測された(ガラス転移温度差:17℃)。
実施例1と同様に(株)島津製作所製フローテスターCFT−500A型で10MPa、1MPaの圧力下での104Pa・sになるときの温度がそれぞれ、120℃、110℃であり、10℃の温度差が観測された。
静電荷像現像用トナー(1)の代わりに静電荷像現像用トナー(C1)を使用した以外は、実施例1と同様に、トナーの評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、静電転写により中間転写体表面にトナー像を転写した以外は、実施例1と同様にして画像を形成し、評価した。結果を表1に示す。
特開2004−54060号公報には、転写ロールと感光体間に0.5MPaの圧力を加え、さらに用紙にトナーガラス転移温度からトナー軟化温度の範囲である70〜120℃の温度を加えてトナーを塑性変形させながら用紙に転写させる方法が開示されている。
当該方法を用いて、以下に示す静電荷像現像用トナー(C3)を用いて画像を形成した。静電荷像現像用トナー(C3)の製造方法を以下に示す。
三口フラスコに、テレフタル酸50部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物26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160部、フマル酸19部、ドデセニルコハク酸21部及びジブチル錫オキサイド0.23部を入れ、窒素雰囲気下、180℃で3時間反応させた。反応中、生成された水は系外へ除去した。その後、徐々に減圧しながら、240℃まで温度を上げて、2時間反応させた後、冷却し、非結晶性ポリエステル樹脂(C3)を得た。非結晶性ポリエステル樹脂(C3)の重量平均分子量は17,200、ガラス転移点(Tg)は60.5℃であった
三口フラスコに、非結晶性ポリエステル樹脂(C3)を100部、酢酸エチル50部及び2−プロピルアルコール30部を入れ、スリーワンモーターで撹拌させながら、60℃に加熱して樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液25部を加えた。さらに、イオン交換水400部を徐々に加えて転相乳化を行った後、脱溶媒を行った。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度を20重量%に調整し、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は155nm、固形分量が30重量%、体積粒度分布指標(GSDv)は1.28であった
三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100部、エチレングリコール100部及びジブチル錫オキサイド0.08部を入れ、窒素雰囲気下で、180℃で6時間反応させた。反応中、生成された水は系外へ除去した。その後、徐々に減圧しながら、220℃まで温度を上げて、5時間反応させた後、冷却し、結晶性ポリエステル樹脂(C3)を得た。結晶性ポリエステル樹脂(C3)の重量平均分子量は25,900、融点は70.6℃であった。
非結晶性ポリエステル樹脂(C3)の代わりに結晶性ポリエステル樹脂(C3)を用いた以外は、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(C3)の作製と同様の条件で結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3)を作製した。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は203nm、固形分量が28.6重量%、体積粒度分布指標(GSDv)は1.26であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3) 242部(樹脂72.8部)
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C3) 35部(樹脂10部)
着色剤粒子分散液(P1) 40部(着色剤8.6部)
離型剤粒子分散液(W3) 40部(離型剤8部)
ポリ塩化アルミニウム 0.15部
イオン交換水 300部
これらを丸型ステンレス製容器に加えて混合した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液を2.5部加え、44℃まで昇温してコア粒子を形成させた。その後、シェルを形成させるために非結晶性ポリエステル樹脂(C3)を130部加えて、コア粒子表面にシェル粒子を被覆させた後、さらに粒子を合一させるために95℃まで昇温し、95℃において1時間保持した後、冷却、アルカリ、酸及び水で洗浄を行った。次いで、これを乾燥して、体積平均粒径が6.1μm、GSDvが1.28のシアントナー粒子を得た。
実施例1と同様に(株)島津製作所製フローテスターCFT−500A型で10MPa、1MPaの圧力下での104Pa・sになるときの温度がそれぞれ、132℃、131℃であり、1℃の温度差が観測された。
特開平6−289734号公報には、感光体ベルトから用紙へ転写する際にトナーを加熱溶融させて、転写と同時に定着させる方法が開示されている。
特開2004−54053号公報には、転写ロールと感光体間に3.0MPaの圧力を加え、トナーを加熱せずに圧力だけでトナーを塑性変形させながら用紙に転写させる方法が開示されている。
11 像保持体
12 トナー像
13 帯電したトナー
14 中間転写体
15 定着画像
16 画像抜け
20(20Y、20M、20C、20K) 画像形成ユニット
21 像保持体
25 露光ユニット
27 現像装置
30 加圧転写ロール
31 駆動ロール
40 二次転写装置
41 二次転写ロール
43 バックアップロール
45 給電ロール
47 二次転写ロールクリーナ
50 トナー像(粉体)
51 トナー像(フィルム状)
60 シート搬送ベルト
70 定着装置
80 転写定着装置
S 記録媒体
Claims (7)
- 1つ又は複数の像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体表面にトナー像を形成する現像工程、
前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに中間転写体表面に転写する加圧転写工程、及び、
フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写工程を少なくとも含むことを特徴とする
画像形成方法。 - 前記トナーが式(1)を満たす、請求項1に記載の画像形成方法。
20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)≦120℃ (1)
式(1)中、T(1MPa)は、フローテスター印加圧力1MPa(10kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表し、T(10MPa)は、フローテスター印加圧力10MPa(100kgf/cm2)においてトナー粘度が104Pa・sになるときの温度を表す。 - 前記加圧転写工程において、トナー像はフローテスター溶融粘度で105Pa・s以下となるように加圧される、請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 前記トナーが、ガラス転移温度が60〜120℃である高Tg樹脂とガラス転移温度が−70〜20℃である低Tg樹脂とを有するブロック共重合体を含む、請求項1〜3いずれか1つに記載の画像形成方法。
- 前記トナーが、樹脂粒子及び離型剤粒子を水系媒体中に分散する工程、分散した粒子を凝集し凝集粒子を作製する工程、並びに、凝集粒子を加熱して融合させる工程を含む製造方法により製造された、請求項1〜4いずれか1つに記載の画像形成方法。
- 像保持体、
前記像保持体を帯電させる帯電手段、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段、
前記トナー像を加圧してフィルム状にするとともに前記像保持体から中間転写体表面に加圧転写する加圧転写手段、及び、
フィルム状のトナー像を中間転写体表面から被転写体表面に転写する転写手段を有することを特徴とする
画像形成装置。 - 前記転写手段が、フィルム状のトナー像を被転写体表面に転写すると同時に定着する転写定着手段である、請求項6に記載の画像形成装置。
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