JP2011008215A - 画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、並びに該トナーを用いた画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジの提供。
【解決手段】少なくとも結着樹脂とワックス(c)を含有するトナーであって、該結着樹脂としてポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)を含有し、該樹脂(b1)のポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが光学活性モノマーを含み、かつ該ワックスの融点Tmとガラス転移温度Tgとの比Tm/Tgが1.05〜1.25の範囲にあり、酸価が6mgKOH/g以下であり、かつ該ワックスの融点Tmが該樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いことを特徴とする画像形成用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、複写機、静電印刷、プリンター、ファクシミリ、静電記録等の電子写真方式の画像形成に用いられるトナー、並びに該トナーを用いた画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジに関する。
従来から電子写真方式の画像形成装置等において、電気的または磁気的に形成された潜像は、画像形成用トナー(以下、単に「トナー」と称することもある)によって顕像化されている。例えば、電子写真法では、静電潜像担持体(以下、「感光体」と称することもある)上に静電荷像(潜像)を形成し、次いで、該潜像をトナーにより現像して、トナー画像を形成している。トナー画像は、通常、紙等の転写材上に転写され、次いで、紙等の転写材上に定着される。トナー像を転写紙上に定着工程においては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ローラ定着方式や加熱ベルト定着方式といった熱定着方式が広く一般に用いられている。
近年では、画像形成装置の高速化、省エネルギー化に対する市場からの要求は益々大きくなり、低温定着性と透明性に優れ、高品位な画像を提供できるトナーが求められている。しかしながら、トナーの低温定着性を達成するためにはバインダー樹脂の軟化点を低くする必要がある。バインダー樹脂の軟化点が低いと、定着時にトナー像の一部が定着部材の表面に付着し、これがコピー用紙上に転移する、いわゆるオフセット(以下、ホットオフセットとも呼ぶ)が発生する。また、トナーの耐熱性が低下し、特に高温環境下においてトナー粒子同士が融着する、いわゆるブロッキングが発生する。その他に、現像器内においてもトナーが現像器内部やキャリアに融着して汚染する問題や、トナーが感光体表面にフィルミングしやすくなる問題があった。
こうした課題に対してなされた対応の一つに結着樹脂の改良によるトナー物性改良があり、ポリ乳酸を含有するポリエステル樹脂を使用したトナーが保存安定性、低温定着性、耐オフセット性、環境安定性、及び環境保全性に優れたものとして提案されている。従来トナー用途に用いられてきたポリエステル樹脂に較べ、ポリ乳酸を含有するポリエステル樹脂の熱特性を充分制御できていないため、樹脂の処方量、製造工法に制約が多い上、充分な保存安定性、低温定着性、耐オフセット性を得るに至っていない。(特許文献1、2参照)。
本発明は従来技術における上記の事情に鑑みてなされたものである。すなわち、熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、並びに該トナーを用いた画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジを提供するものである。
本発明者らは鋭意検討を行った結果、以下の構成のトナーとすることにより上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は以下のとおりである。
(1)少なくとも結着樹脂とワックス(c)を含有するトナーであって、該結着樹脂としてポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)を含有し、該樹脂(b1)のポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが光学活性モノマーを含み、
かつ該ワックスの融点Tmとガラス転移温度Tgとの比Tm/Tgが1.05〜1.25の範囲にあり、酸価が6mgKOH/g以下であり、かつ該ワックスの融点Tmが該樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いことを特徴とする画像形成用トナー。
(2)前記樹脂(b1)のモノマー成分換算での光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕が80%以下であるか、あるいは全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有量Y(質量%)と、モノマー成分換算における光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕の関係がY≦−1.5X+220(80<X≦100)を満たすことを特徴とする前記(1)記載の画像形成用トナー。
(3)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格が、炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸が(共)重合した骨格であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の画像形成用トナー。
(4)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)からなるポリエステル系樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
(5)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)を、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに一項に記載の画像形成用トナー。
(6)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
(7)前記ワックス(c)は主骨格にエステル結合を有するワックスであることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
(8)前記トナー内部に無機フィラーを含有していることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
(9)前記画像形成用トナーが、さらにワックスにビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)を含有することを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
(10)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記トナーが、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
(11)静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記トナーが、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
(12)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記トナーが、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によると、熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明の画像形成用トナーを有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成図である。
樹脂(b1)について
発明者らは鋭意検討の結果、従来によく用いられるトナー用の結着樹脂である従来の芳香族鎖を主鎖とする樹脂、例えばスチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂と比較して、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)類が、透明性に優れ、かつ顔料分散性や定着性に優れることを見出した。しかしながら、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが乳酸のように光学活性モノマーの場合、モノマー成分換算での光学純度が高いとポリヒドロキシカルボン酸骨格が結晶性を有するようになるため他の構成材料が樹脂(b1)中に入り込めず他材料との分散性が極度に悪化するという課題がある事も併せて見出した。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが乳酸のように光学活性モノマーの場合、モノマー成分換算で光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕が高いほど結晶化しやすくなるため、トナー全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有率を下げ、トナー中での他材料の分散できる部分を大きくとることが好ましい。検討の結果、樹脂(b1)の結晶性が低下し、結晶化に由来する他のトナー構成成分との分散不良が顕在化しない光学純度として、光学純度X(%)=80%以下であることが好ましく、さらに好ましくは60%以下である。この範囲であると、樹脂(b1)の結晶性が低下し、結晶化に由来する他のトナー構成成分との分散不良を防止できる。分散性の観点から、光学純度X(%)=80%以下である場合には全結着樹脂に含有される樹脂(b1)の含有量は、用途によって好ましい範囲に適宜調整すればよいが、好ましくは、全結着樹脂に対して40〜100質量%であり、さらに好ましくは60〜100質量%である。
一方、光学純度が80%を越える場合は、樹脂(b1)の含有量を光学純度に応じて調整することが好ましく、分散性の観点から、全結着樹脂に対する(b1)の含有量を全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有率Y(質量%)とXの関係がY≦−1.5X+220を満たす量とすることで結晶化に由来する他のトナー構成成分との分散不良を防止できるため好ましい。結晶化に由来する他のトナー構成成分との分散不良の具体例として、たとえば顔料の分散が悪い場合には画像濃度の低下、高温高湿条件下での帯電量低下などが生じやすくなる。
(b1)を構成するポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーは、光学活性モノマーを含む。ポリヒドロキシカルボン酸骨格は、ヒドロキシカルボン酸が重合した骨格を有し、ヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合する方法、あるいは、対応する環状エステルを開環重合する方法、リパーゼなどの酵素反応を利用して合成する方法など、公知のいかなる方法で作成しても良い。ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸(グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸等)、芳香族ヒドロキシカルボン酸(サリチル酸、クレオソート酸、マンデル酸、バーリン酸、シリング酸等)あるいはこれらの混合物が挙げられ、対応する環状エステルとしては、グリコリド、ラクチド、γ−ブチロラクトン、6−バレロラクトン等が挙げられる。これらのうちで、透明性と熱特性の観点から、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸および環状エステルが好ましく、さらに好ましくは炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸(対応する環状エステルも含める)であり、光学活性モノマーとして特に好ましくは乳酸、ラクチドであり、最も好ましくは、乳酸である。また、光学活性モノマーとともに用いることができるモノマーとしては、グリコール酸、グリコリドが好ましい。
この他、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが乳酸のように光学活性モノマーの場合、樹脂(b1)のヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーのX(D体)、X(L体)は、ヒドロキシカルボン酸骨格を形成する際に用いたモノマーのD体、L体の比率と等しくなる。従って、樹脂(b1)のヒドロキシカルボン酸骨格のモノマー成分換算での光学純度X(%)を制御するにはモノマーとしてL体とD体のモノマーを適量併用しラセミ体を得ることで達成できる。ラクチドを用いる場合、L−ラクチド、D−ラクチドをそれぞれ混合し、用いることもできるが、メソ−ラクチドを開環重合して用いることや、D体、L体いずれかのラクチドとメソ−ラクチドを混合して用いることでも光学純度X(%)が制御できる。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)としては、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)からなるポリエステル系樹脂、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)を伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂を用いてもよい。
また、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)ではポリヒドロキシカルボン酸骨格と他の構造の骨格が共存しても良い。具体例をあげると、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)を、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂を用いても良い。直鎖状のポリエステルは構造が単純であり分子量、これによって生じる物性(熱特性、他樹脂との相溶性など)の制御が容易である。また、前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)を、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂は(b11)と(b12)のユニットから構成され、(b12)のユニットに用いるポリエステル種、分子量、構造によっても直鎖状のポリエステル系樹脂の物性制御が可能になることがメリットであり、ポリヒドロキシカルボン酸骨格のみを有する樹脂に対し、物性制御手段を明確に具備させることができる。
樹脂(b11)について
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成する際に、後述のジオール(11)を添加して共重合することで、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)が得られる。ジオールとして好ましいものは、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、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)のアルキレンオキサイド(アルキレンオキサイドを以下AOと略記する、具体例としてはエチレンオキサイド(以下EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下POと略記)、ブチレンオキサイド(以下BOと略記)などが挙げられる)付加物(付加モル数2〜30)、およびこれらの併用であり、さらに好ましくは、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、ビスフェノールAのAO付加物であり、特に好ましくは1,3−プロピレングリコールである。
(b11)以外のポリエステルジオール(b12)は、後述のポリエステル樹脂のうち、ジオール(11)とジカルボン酸(13)の反応物と同様のものが使用可能であり、重合時にジオールとジカルボン酸の仕込み比率を調整して、水酸基を過剰にすることで得られる。(b12)として好ましいものは、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、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)のAO(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2〜30)、およびこれらの併用から選ばれる1種以上のジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、コハク酸、およびこれらの併用から選ばれる1種以上のジカルボン酸との反応物である。
(b11)および(b12)の水酸基価は,(b1)の物性調整の観点から、3〜224が好ましく、さらに好ましくは5〜112、最も好ましくは10〜56である。
樹脂(b1)の数平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定、Mnと略記)、融点(Tmと略記、DSCにて測定)、ガラス転移温度(Tgと略記、DSCにて測定)は用途によって好ましい範囲に適宜調整すればよい.
本発明において、ポリエステル樹脂等のポリウレタン樹脂以外の樹脂の、数平均分子量(Mn)、および重量平均分子量(以下、Mwと略記)は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分について、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)を用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー製HLC−8120
カラム(一例) :TSKgelGMHXL(2本)
:TSKgelMultiporeHXL−M(1本)
試料溶液 :0.25%のTHF溶液
溶液注入量 :100μl
流量 :1ml/分
測定温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYS
TYRENE)12点(分子量500 1050 2800 5970 9100 18
100 37900 96400 190000 355000 1090000 28
90000)
また、ポリウレタン樹脂のMnおよびMwは、GPCを用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー製HLC−8220GPC
カラム(一例) :GuardcolumnαTSKgelα−M
試料溶液 :0.125%のジメチルホルムアミド溶液
溶液注入量 :100μl
流量 :1ml/分
温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYSTYRENE)12点(分子量500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置(TA−60WS及びDSC−60、島津製作所製)を用いて測定した。試料10mgをアルミニウム製サンプルパンに計量し、窒素フロー(流量50mL/min)を行いながら、20℃から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、更に20℃まで降温速度10℃/minで降温した後、昇温速度10℃/minで20℃から200℃まで昇温した時のDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線から、吸熱ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度を求め、ガラス転移温度(Tg)とした。
(b11)および(b12)の数平均分子量(以下、Mnと略記)は、(b1)の物性調整の観点から、500〜3万が好ましく、さらに好ましくは1000〜2万、最も好ましくは2000〜5000である。
樹脂(b1)のMnは、好ましくは1,000〜500万、さらに好ましくは2,000〜50万である。樹脂(b1)の融点は、好ましくは20℃〜200℃、さらに好ましくは80℃〜180℃である。樹脂(b1)のTgは、好ましくは20℃〜100℃、さらに好ましくは40℃〜80℃である。
(b11)とともに反応させる伸長剤、及び(b11)と(b12)との伸長に用いる伸長剤としては、(b11)および(b12)に含有される水酸基と反応可能な官能基を2つ有しているものであれば、特に制限されないが、後述のジカルボン酸(13)およびその無水物、ポリイソシアネート(15)、ポリエポキシド(19)のうち、2官能のものが挙げられる。これらのうち、(b11)および(b12)との相溶性の観点から、好ましいものは、ジイソシアネート化合物、ジカルボン酸化合物であり、さらに好ましくはジイソシアネート化合物である。具体的には、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸およびその無水物、フマール酸およびその無水物、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタンー4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビスフェノールAジグリシジルエーテル等が挙げられ、これらのうち、好ましいものは、コハク酸、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸(およびその無水物)、フマール酸(およびその無水物)、HDI、IPDIであり、もっとも好ましくはマレイン酸(およびその無水物)、フマール酸(およびその無水物)、およびIPDIである。
(b1)中の伸長剤の含有量は、透明性と熱特性の観点から、好ましくは0.1〜30質量%であり、さらに好ましくは1〜20質量%である。
樹脂(b1)の含有量
全結着樹脂に含有される樹脂(b1)の含有量は、用途によって好ましい範囲に適宜調整すればよいが、分散性の観点から、好ましくは、全結着樹脂に対して40〜100質量%であり、さらに好ましくは60〜100質量%である。樹脂(b1)に含有されるヒドロキシカルボン酸が乳酸のように光学活性モノマーの場合でも、モノマー成分換算で光学純度が80%以下であれば上記の含有量が好ましい。モノマー成分換算で光学純度が80%を越える場合は、分散性の観点から、全結着樹脂に対する(b1)の含有量は、全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有率Y(質量%)とXの関係がY≦−1.5X+220を満たすことが好ましい。
前記直鎖状のポリエステル系樹脂を構成する、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)との質量比は、好ましくは31:69〜90:10であり、透明性と熱特性の観点から、さらに好ましくは、40:60〜80:20である。
本発明のトナーは少なくとも上述の樹脂(b1)を結着樹脂として含有するが、(b1)に他の樹脂を併用することができる。併用する結着樹脂として、公知のいかなる樹脂を併用してもよく、例えば、ビニル樹脂、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。このうち好ましいものは、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびそれらの併用であり、さらに好ましいのは、ポリウレタン樹脂、およびポリエステル樹脂であり、とくに好ましいのは、1,2−プロピレングリコールを構成単位として含有する、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂である。
また、ポリエステルジオール(b11)と3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)を、伸長剤で伸長した非線形ポリエステル樹脂を併用することもできる。
(ワックス(c)について)
一般的なトナーにおいては、ワックスは熱定着時に溶融することで定着部材とトナーの接着を防止する(離型性を発揮する)という機能を有するのに対し、本発明のトナーにおいては、ワックスはポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)に特有な課題であるガラス転移温度の経時変化を抑制し、耐熱保存性、定着下限温度などの熱特性を安定化させるという機能を有する。
このため、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)と組み合わせるワックス(c)の熱特性に関する必須要件として、ワックスの融点Tmとガラス転移温度Tgとの比Tm/Tgが1.05〜1.25の範囲にあり、ワックスの融点Tmが樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いことをことが好ましい。複数の樹脂(b1)を用いる場合、ワックスの融点Tmが樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いとは、ワックスの融点Tmが複数の樹脂(b1)の全てのガラス転移温度よりも15℃以上高いことを意味する。
また、熱特性以外の特性として、酸価が6mgKOH/g以下であることが好ましい。これは、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)ではとの組み合わせにおいて、酸価の低いワックスほど樹脂(b1)に対して微分散されやすく、結晶化を促進する核剤としての機能が発揮されやすい。
上記Tg、Tm、酸価を有するワックスが樹脂(b1)中に存在することで樹脂(b1)の結晶化を促進し速やかに結晶状態の変化を終結させて、ポリヒドロキシカルボン酸骨格に固有のガラス転移温度の緩やかな変化を抑制できる。さらに、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)は上述のようにモノマーの光学純度が高いと結晶化が起こりやすく、他のトナー構成成分の分散不良が顕在化しやすい。ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)のモノマーの光学純度を特定の範囲とすることにより、他のトナー構成成分の分散不良を改良することができる。
ワックスの融点Tmが該樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いと、ワックスの実質的な結晶化温度である融点Tmが樹脂(b1)のガラス転移温度より高い温度であることにより、樹脂(b1)に対してワックスが先に結晶化しやすく、結晶化を促進する核剤としての機能が発揮されやすく、このワックスによる樹脂(b1)の結晶化促進効果はワックスの融点Tmが樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いことで顕著となる。ワックスの融点Tmとガラス転移温度Tgとの比Tm/Tgが小さいほどワックスの結晶化度が高いことを意味しており、結晶核剤としての機能も高い。このため、Tm/Tgが1.05〜1.25の範囲であり、1.10〜1.25の範囲にあることが好ましい。ただし、Tm/Tgが1.05より小さいとワックスの結晶化度と樹脂(b1)の結晶化度の差が大きすぎるために、トナー高温保存時にトナーガラス転移温度付近での樹脂変形時にワックスの粒子が表面に析出し、ブロッキングを発生させやすくなる。また、1.25を超えるとワックスの結晶化度が小さいため樹脂(b1)の結晶化促進効果が低くなる。
ワックス(c)は変性されていないワックスであり、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
前記ワックスとしては、更に、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に直鎖のアルキル基を有する直鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸、プランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコール、あるいは長鎖アルキルアルコール等の飽和アルコール、ソルビトール等の多価アルコール、リノール酸アミド、オレフィン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N'−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N'−ジオレイルセパシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド類、m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化合物、植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
更に、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン、低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒の如き触媒を用いて重合したポリオレフィン、放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィツシャートロプシュワックス、ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス、炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス、炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物が挙げられる。
特に本発明に用いるポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)に対しては、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)と類似の骨格を有し、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)の結晶化を促進し速やかに結晶状態の変化を終結させるという点で、上記のワックスの中でも、主骨格にエステル結合を有するワックスが好ましく、このうち特にカルナウバワックスが最も良好な分散性を示すので更に好ましい。前記カルナウバワックスの中でも、遊離脂肪酸を脱離したものが特に好ましい。
前記ワックスの総含有量としては、結着樹脂100質量部に対し、0.2〜30質量部が好ましく、1〜15質量部がより好ましく、3〜10質量部が更に好ましい。
ワックス(c)は、ビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)と無溶媒下溶融混練処理および/または前記の有機溶剤(u)存在下の加熱溶解混合処理した後に、結着樹脂に分散されるのが好ましい。この方法により、変性ワックス(d)のワックス基部分が効率よく(c)表面に吸着、あるいはワックスのマトリクス構造内に一部絡みあうことにより、ワックス(c)表面とポリエステル系樹脂(b1)との親和性が良好になり、(c)をより均一に(b1)中に内包することができ、分散状態の制御が容易になる。
ワックスのガラス転移温度(Tg)および融点(Tm)は、示差走査熱量分析装置(TA−60WS及びDSC−60、島津製作所製)を用いて測定した。試料10mgをアルミニウム製サンプルパンに計量し、窒素フロー(流量50mL/min)を行いながら、20℃から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、更に20℃まで降温速度10℃/minで降温した後、昇温速度10℃/minで20℃から200℃まで昇温した時のDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線から、吸熱ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度を求め、ワックスのガラス転移温度(Tg)とした。また、吸熱ピーク温度をワックスの融点(Tm)とした。
変性ワックス(d)について
変性ワックス(d)は、ワックスにビニルポリマー鎖がグラフトしたものである。(d)に用いられるワックスとしては上記ワックス(c)と同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。(d)のビニルポリマー鎖を構成するビニルモノマーとしては、(1)ビニル炭化水素、(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびその金属塩、(3)スルホン基含有ビニルモノマー、ビニル硫酸モノエステル化物およびこれらの塩、(4)燐酸基含有ビニルモノマーおよびその塩、(6)含窒素ビニルモノマー、(7)エポキシ基含有ビニルモノマー、(8)ハロゲン元素含有ビニルモノマー、(9)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン類、(10)その他のビニルモノマー等が挙げられるが、この中でとくに好ましいのは(1)、(2)、および(6)である。ビニルポリマー鎖はビニルモノマーの単独重合体でもよいし、共重合体でもよい。
変性ワックス(d)におけるワックス成分の量(未反応ワックスを含む)は、0.5〜99.5質量%が好ましく、さらに好ましくは1〜80質量%、とくに好ましくは5〜50質量%、最も好ましくは10〜30質量%である。また(d)のTgは、耐熱保存安定性の観点から、好ましくは40〜90℃、さらに好ましくは50〜80℃である。(d)のMnは、好ましくは1500〜10000、とくに1800〜9000である。Mnが1500〜10000の範囲では、得られるトナーの機械強度が良好である。
変性ワックス(d)は、例えばワックス(c)を有機溶剤(例えばトルエンまたはキレン)に溶解または分散させ、100〜200℃に加熱した後、ビニルモノマーをパーキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシヤリブチルパーオキサイドベンゾエート等)とともに滴下して重合後、溶剤を留去することにより得られる。変性ワックス(d)の合成におけるパーオキサイド系開始剤の量は、(d)の原料の合計質量に基づいて、好ましくは0.2〜10%、さらに好ましくは0.5〜5%である。
パーオキサイド重合開始剤としては、油溶性パーオキサイド重合開始剤および水溶性パーオキサイド重合開始剤等が用いられる。これらの開始剤の具体例としては、前記のものが挙げられる。(d)の含有量はトナーに対して、好ましくは10%質量以下、さらに好ましくは0.5〜8質量%である。
(着色剤)
本発明に用いられる着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される着色剤を適宜選択して使用することができるが、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、カドミウムレッド、カドミ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、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
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。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先に挙げた本発明のトナーの結着樹脂に使用可能な各種樹脂を用いることができる。
前記マスターバッチは、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、好適に使用される。混合混練するには、例えば二本ロールミルや三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂と着色剤と共に顔料分散剤を用いても良いが、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましい。具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。
前記顔料分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1〜10質量%の割合で配合することが好ましい。配合割合が0.1質量%未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、10質量%より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。
(磁性体)
本発明では、結着樹脂、着色剤とともに磁性体を含有させることもできる。
本発明で使用できる磁性体としては、例えば、(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金、(3)及びこれらの混合物、などが用いられる。
磁性体として具体的に例示すると、Fe34、γ−Fe23、ZnFe24、Y3Fe512、CdFe24、Gd3Fe512、CuFe24、PbFe12O、NiFe24、NdFe2O、BaFe1219、MgFe24、MnFe24、LaFeO3、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が好適に挙げられる。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、などが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、又はジルコニウムから選択される。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
前記異種元素は、磁性体生成時にそれぞれの異種元素の塩を混在させ、pH調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にpH調整、あるいは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより、粒子表面に析出することができる。
前記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体10〜200質量部が好ましく、20〜150質量部がより好ましい。前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。
(帯電制御剤)
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、4級アンモニウム塩(フッ素変性4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、サリチル酸金属塩および、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NEGVP2036、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、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無等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、好ましくは結着樹脂100質量部に対して、0.1〜5質量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.1〜2質量部の範囲がよい。5質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。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、勿論有機溶剤に直接溶解または分散する際に加えても良い。また、トナー母体粒子調製後にその表面に固定化させても良い。
(外添剤)
本発明のトナーは、必要に応じて外添剤が添加されていてもよい。
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適に挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えばHDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれも、ヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)などが挙げられる。前記チタニア微粒子としては例えばP−25(日本アエロジル株式会社製);STT−30、STT−65C−S(いずれも、チタン工業株式会社製);TAF−140(富士チタン工業株式会社製);MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれも、テイカ株式会社製)などが挙げられる。前記疎水化された酸化チタン微粒子としては、例えばT−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも、富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれも、テイカ株式会社製);IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
前記疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。
前記疎水化処理剤としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン、ヘキサアルキルジシラザンなどの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、シリコーンワニスなどが挙げられる。
また、無機微粒子にシリコーンオイルを必要ならば熱を加えて処理したシリコーンオイル処理無機微粒子も好適である。
前記無機微粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、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、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、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。これらの中でも、シリカ、二酸化チタンが特に好ましい。
前記シリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル又はメタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmが好ましく、3〜70nmがより好ましい。前記平均粒径が1nm未満であると、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくいことがあり、100nmを超えると、静電潜像担持体表面を不均一に傷つけてしまうことがある。前記外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、前記無機微粒子のBET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1〜5質量%が好ましく、0.3〜3質量%がより好ましい。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。例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、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の縮重合系;熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子を併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01〜5質量%が好ましく、0.1〜2質量%がより好ましい。
(内添無機フィラー)
本発明では、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)に特有な課題であるガラス転移温度の経時変化を抑制し、耐熱保存性、定着下限温度などの熱特性を安定化させるためにトナーに無機フィラーを内添することが好ましい。前述のワックスと無機フィラーの存在により熱特性の安定化が起こる。ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)は上述のようにモノマーの光学純度が高いと結晶化が起こりやすく、ガラス転移温度の緩やかな経時変化が起こりやすいが、これらの無機フィラーが樹脂(b1)中に存在することでポリヒドロキシカルボン酸骨格に固有のガラス転移温度の緩やかな変化を抑制できる。
本発明に用いられる内添用の無機フィラーとしては、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、けい砂、クレー(モンモリロナイト、もしくはその有機変性物を含む)、雲母、けい灰石、珪藻土、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、炭化珪素、窒化珪素、などをあげることができ、特にシリカ、けい砂、クレー(モンモリロナイト、もしくはその有機変性物を含む)、雲母、けい灰石、珪藻土が好ましい。
また、樹脂(b1)中での無機フィラーの分散性の観点から、無機フィラーには疎水化処理剤により表面処理されたものを使用することが好ましい。疎水化処理剤としてはたと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などが好ましい表面処理剤として挙げられる。また、シリコーンオイルを疎水化処理剤として用いても十分な効果が得られる。
また、無機微粒子の誘電率は0.2から7.5であることが好ましく、さらに好ましくは1.3から3.5であり、特に好ましくは1.7から2.5である。無機フィラーの誘電率をこの範囲とすることで電荷の蓄積量が適度に保たれ低温低湿環境における異常な帯電上昇を抑制することができる。これによって安定した画質を提供できる。
本発明に用いられる無機フィラーの誘電率の測定は該無機フィラーを電極が取り付けられた内径18mmの円筒状セルにいれ、セル内の無機フィラーを厚さ0.65mm、直径18mmの円盤状に押し固めた状態でTR−10C型誘電体損測定装置(安藤電気(株)製)にて測定する。尚、周波数は1KHz、RATIOは11×10-9である。無機フィラーは溶融混練工程で樹脂、着色剤、ワックスなどの原材料と溶融混練して内添することが好ましい。この範囲とすることで粉砕工程での粉砕性の向上、帯電性能の向上が図られる。無機フィラーの内添量はトナー100質量部中0.1〜10質量部とすることが好ましく0.1質量部未満では含有量が不足し上記添加の目的がみられず、10質量部を超えると無機フィラーの凝集が発生するため無機フィラーの均一分散が図れない、無機フィラーが偏在し、帯電性、定着性の悪化因子となる。
また、無機フィラーの一次粒子の平均径は5〜1000nmであり、より好ましくは10〜500nmである。この範囲とすることでトナーの帯電性向上と粉砕性向上が両立される。5nmより小さいと無機フィラーの凝集が発生し、トナー中での無機フィラーの均一な分散が行われず、帯電性の均一性が失われる。1μmより大きいと、添加効果を得るために多量に無機フィラーを含有させる必要がでる。ここでの平均粒子径とは数平均の粒子径であり、動的光錯乱を利用する粒径分布測定装置、たとえば(株)大塚電子製のDSL−700やコールターエレクトロニクス社製のコールターN4により測定可能である。2次凝集を乖離することは困難である場合には、透過型電子顕微鏡により得られる写真より直接粒子径を求めることも可能であり、この場合少なくとも100個以上の粒子を観察しその長径の平均値を用いることが好ましい。これらの無機フィラーは単独、もしくは二種類以上併用しても良い。
(トナーの製造方法)
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、従来公知のトナーの製造方法の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、混練・粉砕法、重合法、溶解懸濁法、噴霧造粒法等が挙げられる。これらの中でも、ワックス及び着色剤の分散性、生産性の観点から、混練・粉砕法及び重合法が好ましい。
−−混練・粉砕法−−
前記混練・粉砕法は、例えば、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有するトナー材料を溶融混練し、得られた混練物を粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練では、前記トナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、株式会社池貝製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
前記粉砕では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナー母体粒子を製造することができる。
次いで、外添剤のトナー母体粒子への外添が行われる。トナー母体粒子と外添剤とをミキサーを用い、混合及び攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー母体粒子表面に被覆される。この時、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤を均一かつ強固にトナー母体粒子に付着させることが耐久性の点で重要である。
−−重合法−−
前記重合法によるトナーの製造方法としては、例えば、有機溶媒中に少なくともポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂(b1)とウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂とワックスと着色剤を含むトナー材料を溶解乃至分散させる。そして、この溶解乃至分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去し、洗浄して得られる。
前記ウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させた、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーなどが挙げられる。そして、このポリエステルプレポリマーとアミン類等との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られる変性ポリエステル樹脂は、低温定着性を維持しながらホットオフセット性を向上させることができる。
(現像剤)
現像剤は、本発明のトナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
(キャリア)
キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、平均粒径(重量平均粒径(D50))で、10〜200μmが好ましく、40〜100μmがより好ましい。前記平均粒径(重量平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、200μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー(フッ化三重(多重)共重合体)、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、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。これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、該導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、などが挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1μm以下が好ましい。前記平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、前記樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
前記現像剤が二成分現像剤である場合には、前記キャリアの該二成分現像剤における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90〜98質量%が好ましい。
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有してなり、クリーニング手段、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。なお、帯電手段と、露光手段とを合わせて静電潜像形成手段と称することもある。前記現像手段に用いるトナーは本発明の画像形成用トナーである。
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含んでなり、クリーニング工程、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含んでなる。なお、帯電工程と、露光工程とを合わせて静電潜像形成工程と称することもある。前記現像工程に用いるトナーは、本発明の画像形成用トナーである。
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記帯電工程は前記帯電手段により行うことができ、前記露光工程は前記露光手段により行うことができ、前記現像工程は前記現像手段により行うことができ、前記転写工程は前記転写手段により行うことができ、前記定着工程は前記定着手段により行うことができ、前記クリーニング工程は前記クリーニング手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。
本発明の画像形成用トナーを前記静電潜像担持体と、現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに収容して用いることもできる。
図1に本発明の画像形成用トナーを有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成を示す。
図において、1はプロセスカートリッジ全体を示し、2は感光体、3は帯電手段、4は現像手段、5はクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述の感光体2、帯電手段3、現像手段4及びクリ−ニング手段5等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
本発明の画像形成用トナーを有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の動作を説明すると次の通りである。
感光体2が所定の周速度で回転駆動される。感光体2は回転過程において、帯電手段3によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段4によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピ−)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリ−ニング手段によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の記載において「部」は質量部を示す。
また、実施例、比較例ではポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂(b1)として複数の樹脂を併用してトナーを得ている場合があるが、その場合の樹脂(b1)の光学純度は次のように定義する。
1)二つの樹脂が同一の光学活性モノマーを用いている場合には、光学純度と樹脂混合比率の加重平均で求める。
2)二つの樹脂が異なる構造の光学活性モノマーを用いている場合には、光学純度の高い樹脂のみ光学純度を有することとし、残り一方の樹脂の光学純度は0%として光学純度と樹脂混合比率で加重平均する。
[製造例1](直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪伴機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽器中に、1,3−プロパンジオール3部、L−乳酸ラクチド450部、D−乳酸ラクチド50部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比をl:lで脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いて伸長剤としてIPDIを20部加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−1]を得た。[ポリエステルb1−1]のTgは43℃であった。
[製造例2](直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪枠機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、1,4−ブタンジオール3部、L−乳酸ラクチド400部、D−乳酸ラクチド100部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度60モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール200部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比l:1で脱水縮合して合成して得た]300部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いて伸長剤としてIPDIを38部加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−2]を得た。[ポリエステルb1−2]のTgは46℃であった。
[製造例3](直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪伴機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、1,3−プロパンジオール3部、L−乳酸ラクチド400部、グリコリド100部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度100モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール250部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]250部を溶融し、続いて伸長剤としてアジピン酸25部を加えて、10〜l5mmHgの減圧で5時間反応を行い、[ポリエステルb1−3]を得た。[ポリエステルb1−3]のTgは49℃であった。
[製造例4](直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪拝機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜15mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いてIPDI20部を加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−4]を得た。[ポリエステルb1−4]のTgは48℃であった。
[製造例5](直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪枠機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[1,2−プロピレングリコールとテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いてIPDI20部を加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−5]を得た。[ポリエステルb1−5]のTgは48℃であった。
[製造例6](ポリエステル樹脂の製造)
温度計および攪枠機の付いたオートクレーブ反応槽に、グリセリン9部、グリコール酸ラクチド288部およびジブチルチンオキサイド2部を投入し、窒素置換後、常圧で160℃で6時間開環重合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で5時間反応した後、110℃まで冷却し、トルエン中にてIPDIを18部入れて110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、重量平均分子量Mw70,000、遊離イソシアネート含量0.5%の[ウレタン変性ポリエステル]を得た(光学純度0モル%)。[ウレタン変性ポリエステル]のTgは47℃であった。
[製造例7](ポリエステル樹脂の製造)
温度計および攪枠機の付いたオートクレーブ反応槽に、エチレングリコール6部、グリコール酸ラクチド400部およびジブチルチンオキサイド2部を投入し、窒素置換後、常圧で160℃で8時間開環重合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で5時間反応を行い、[ポリエステル1]を得た(光学純度0モル%)。[ポリエステル1]のTgは40℃であった。
[製造例8](ポリエステル樹脂の製造)
冷却管、攪枠機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2−プロピレングリコール781部、テレフタル酸ジメチルエステル794部、アジピン酸66部、無水トリメリット酸38部および重合触媒としてテレフタル酸チタン1部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する1,2−プロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させ、軟化点が160℃になった時点で取り出し、[ポリエステル2]を得た。[ポリエステル2]のTgは61℃であった。
[製造例9](変性ワックスの製造)
温度計および撹枠機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン454部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製サンワックスLEL−400:軟化点128℃)150部を投入し窒素置換後170℃に昇温して十分溶解し、スチレン595部、メタクリル酸メチル255部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート34部およびキシレン119部の混合溶液を170℃で3時間で滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、[変性ワックスl]を得た。[変性ワックス1]のグラフト鎖のsp値は10.35(cal/cm31/2,Mnは1872,Mwは5194、Tgは56.9℃であった。
[製造例10](樹脂の製造)
[ポリエステル2]200部と[ポリエステルb1−2]800部を二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100〜130℃の温度で溶融・混練した。次に得られた混練物を室温まで冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕して[樹脂1]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度60%)。
[製造例11](樹脂の製造)
[ポリエステルb1−1]1000部をハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕して[樹脂2]を得た(樹脂中の(b1)の含有量100%、(b1)の光学純度80%)。
[製造例12](樹脂の製造)
[ポリエステル2]200部と[ポリエステルb1−3]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂3]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度100%)。
[製造例13](樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−4]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂4]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
[製造例14](樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−5]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂5]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
[製造例15](樹脂の製造)
[ポリエステル2]350部と[ポリエステルb1−3]650部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂6]を得た(樹脂中の(b1)の含有量65%、(b1)の光学純度100%)。
[製造例16](樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステル1]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂7]を得た(樹脂中の(b1)の含有量0%、(b1)の光学純度0%)。
[製造例17](ポリエステル樹脂の製造)
温度計、攪枠機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、L−ラクチド10部、D−ラクチド10部、オクチル酸第1錫0.006部のトルエン溶液を撹拌装置、窒素導入管を備えた重合管に入れ、2時間真空乾燥、窒素置換を行った後、窒素雰囲気下に190℃に加熱し、開環重合反応を2時間行った。反応系内の温度を保持した状態で真空ポンプにより脱気して5mmHgまで減圧し、1時間継続した後に反応器内を窒素置換しポリマーを取り出した。得られた樹脂[ポリエステルa−1]のTgは48℃であった。
[製造例18](樹脂の製造)
[ポリエステルa−1]1000部をハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕して[樹脂8]を得た(樹脂中の(b1)の含有量100%、(b1)の光学純度0%)。
〔トナーの重量平均粒径測定方法〕
測定機 :コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト :コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19
(ベックマンコールター社製)
電解液 :アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液 :エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル、HLB:13.6)5%電解液
分散条件 :分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分
散させ、その後、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて
1分間分散させる。
測定条件 :ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を
20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から
重量平均粒径を求める。
(実施例1)
(トナー処方)
樹脂1 82部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの原材料を、へンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100〜130℃の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、4μm以下の微粉量が10個数%以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(シリカ:HDK H 2000、クラリアント株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、トナー1を製造した。
(実施例2)
(トナー処方)
樹脂2 53.9部
樹脂4 23.1部
パラフィンワックスA
(Tm73℃、Tg65℃、Tm/Tg=1.12、酸価0.5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 8部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー2を製造した。
(実施例3)
(トナー処方)
樹脂2 41部
樹脂3 41部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー3を製造した。
(実施例4)
(トナー処方)
樹脂3 82部
パラフィンワックスA
(Tm73℃、Tg65℃、Tm/Tg=1.12、酸価0.5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー4を製造した。
(実施例5)
(トナー処方)
樹脂4 41部
樹脂3 41部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー5を製造した。
(実施例6)
(トナー処方)
樹脂5 82部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー6を製造した。
(実施例7)
(トナー処方)
樹脂6 82部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー7を製造した。
(比較例1)
(トナー処方)
樹脂7 82部
パラフィンワックスA
(Tm73℃、Tg65℃、Tm/Tg=1.12、酸価0.5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー8を製造した。
(実施例8)
(トナー処方)
樹脂8 84部
パラフィンワックスA
(Tm73℃、Tg65℃、Tm/Tg=1.12、酸価0.5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー9を製造した。
(比較例2)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をパラフィンワックスB(Tm69℃、Tg54℃、Tm/Tg=1.28、酸価0.5mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー10を製造した。
(比較例3)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をパラフィンワックスC(Tm102℃、Tg81℃、Tm/Tg=1.26、酸価0.5mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー11を製造した。
(比較例4)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部を合成エステルワックス(Tm83℃、Tg65℃、Tm/Tg=1.27、酸価4mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー12を製造した。
(比較例5)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をカルナバワックスB(Tm84℃,Tg70℃、Tm/Tg=1.20、酸価6.43mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー13を製造した。
(比較例6)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部を合成エステルワックスA(Tm82.5℃、Tg79℃、Tm/Tg=1.04、酸価2mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー14を製造した。
(比較例7)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をパラフィンワックスD(Tm73℃、Tg56℃、Tm/Tg=1.30、酸価 0.7mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー15を製造した。
(比較例8)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をカルナバワックスC(Tm80℃、Tg63℃、Tm/Tg=1.27、酸価 6.2mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー16を製造した。
(比較例9)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部をパラフィンワックスD(Tm60℃、Tg50℃、Tm/Tg=1.2、酸価0.4mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー17を製造した。
(実施例9)
実施例1のトナー処方において、パラフィンワックスA 5部を合成エステルワックスB(Tm62℃、Tg55℃、Tm/Tg=1.15、酸価4mgKOH/g)5部に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー18を製造した。
[製造例19](ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪枠機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られた[ポリエステルb1−6]を得た。[ポリエステルb1−6]のTgは47℃であった。
[製造例20](ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪枠機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いてIPDI20部を加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−7]を得た。[ポリエステルb1−7]のTgは49℃であった。
[製造例21](樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−6]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂9]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
[製造例22](樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−7]800部を製造例10と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂10]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
(実施例10)
(トナー処方)
樹脂9 82部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー19を製造した。
(実施例11)
(トナー処方)
樹脂10 82部
カルナバワックスA
(Tm80℃,Tg67℃、Tm/Tg=1.19、酸価5mgKOH/g)
5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 9部
シリカ:HDK H 2000 3部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー20を製造した。
実施例1〜11および比較例1〜8で得たトナーを以下に記載するトナー特性の測定方法に基づいて測定し、評価した。評価結果を表1に示した。
〔高温高湿条件下での帯電特性〕
30℃、80%RHの雰囲気下で、50ccの共栓付ガラス瓶にトナー、鉄粉(日本鉄粉株式会社製「F−150」)10gを精秤し、30分間放置する。次にこのガラス瓶に共栓をして23℃、50%RHの雰囲気下にうつし、ターブラシェーカミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にセットし、回転数90rpmで2分攪拌した。攪拌後の混合粉体O2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa,吸引圧5KPaの条件で、残存鉄粉の帯電量を測定し定法により樹脂粒子の帯電量を算出した。なお、トナー用としてはマイナス帯電量が高いほど帯電特性が優れている。評価基準は下記のとおりである。
◎:−15μC/g未満
○:−15μC/g以上 −10μC/g未満
△:−10μC/g以上 −8μC/g未満
×:−8μC/g以上
〔高温高湿条件下での保存安定性〕
50℃に温度を管理した恒温そうにトナーを15時間静置し、ブロッキングの程度により下記の基準で評価した。
○:ブロッキングが発生しない。
△:ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。
×:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
〔溶融性〕
トナーを紙面上に0.6mg/cm2となるよう均一に載せる(このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる(上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい)。この紙を加圧ローラに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cm2の条件で通した時のコールドオフセットの発生温度を測定した。評価基準は下記のとおりである。
○:120℃未満、△:120℃以上140℃未満、×:140℃以上
〔ヘイズ度〕
上記の溶融性試験と同様の操作で、OHPシート上に画像を形成し、JISK7136に準拠して、ヘイズメーター(「NDH2000」、日本電色工業(株)製)を用いて測定した。ヘイズ度は、曇り度とも言われ、樹脂フィルムの透明性を示す尺度として測定され、値が低い程、透明性が高くなる。評価基準は下記のとおりである。
○:20%未満、△:20%以上30%未満、×:30%以上
〔画像濃度〕
溶融性の評価と同様な方法で、トナーを紙面上に0.4mg/cm2となるよう均一に載せる、この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cm2の条件で通したサンプルの画像濃度をX−Rite938(エックスライト製)を用い、ビジュアル濃度を測定することで評価した。評価基準は下記のとおりである。
○:ビジュアル濃度1.4以上
△:ビジュアル濃度1.2以上1.4未満
×:ビジュアル濃度1.2未満
Figure 2011008215
Figure 2011008215
Figure 2011008215
1 プロセスカートリッジ
2 感光体
3 帯電手段
4 現像手段
5 クリーニング手段
特開2006−208455号公報 特開2006−091278号公報

Claims (12)

  1. 少なくとも結着樹脂とワックス(c)を含有するトナーであって、該結着樹脂としてポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)を含有し、該樹脂(b1)のポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが光学活性モノマーを含み、
    かつ該ワックスの融点Tmとガラス転移温度Tgとの比Tm/Tgが1.05〜1.25の範囲にあり、酸価が6mgKOH/g以下であり、かつ該ワックスの融点Tmが該樹脂(b1)のガラス転移温度Tgより15℃以上高いことを特徴とする画像形成用トナー。
  2. 前記樹脂(b1)のモノマー成分換算での光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕が80%以下であるか、あるいは全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有量Y(質量%)と、モノマー成分換算における光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕の関係がY≦−1.5X+220(80<X≦100)を満たすことを特徴とする請求項1記載の画像形成用トナー。
  3. 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格が、炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸が(共)重合した骨格であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナー。
  4. 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)からなるポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  5. 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)を、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  6. 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有する樹脂(b1)が、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  7. 前記ワックス(c)は主骨格にエステル結合を有するワックスであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  8. 前記トナー内部に無機フィラーを含有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  9. 前記画像形成用トナーが、さらにワックスにビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成用トナー。
  10. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記トナーが、請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
  11. 静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記トナーが、請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
  12. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記トナーが、請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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