JP2012128404A - トナー、並びに現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

トナー、並びに現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着性、及び耐熱保存性に優れ、更に現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性を有するトナー、並びに該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法の提供。
【解決手段】少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含有し、コアとシェルとからなるコアシェル構造を有するトナーであって、前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)が、5/95〜75/25であり、走査型プローブ顕微鏡により測定した前記コアの硬さ(Dc)と前記シェルの硬さ(Ds)との比(Ds/Dc)が、1.05〜1.50であるトナーである。
【選択図】図2

Description

本発明は、トナー、並びに現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真法による画像形成は、一般に、感光体(静電荷像担持体)上に静電荷像を形成し、該静電荷像を現像剤で現像して可視像(トナー像)とした後、該可視像を紙等の記録媒体に転写し定着することにより定着像とする一連のプロセスにより行われる(例えば、特許文献1参照)。
近年、省エネルギー化を図る観点から、低温定着を可能にする技術の開発が進められており、例えば、低温定着性に優れた低軟化点の樹脂、ワックス等を含有したトナーなどが提案されている。
また、シェルが硬くコアが低温で軟化するカプセルトナーが提案されてきたが、このトナーは、低温定着性には優れているが、耐久性がなく、実用性が無かった。そこで、近年、シェルが硬くコアが低温で軟化するカプセルトナーに代わり、熱に対する応答性がシャープである、結晶性樹脂(例えば、結晶性ポリエステル)を用いたトナーが提案されている(例えば、特許文献2、及び3参照)。
そのような低温定着トナーを極めていくと、確かに低温定着に対応したトナーは製造可能であるが、低温定着性に優れたトナーは、使用している機械から発生する熱や保存時の熱等によって固まってしまうブロッキング現象が生じ易くなり、耐熱保存性が劣るという問題が生じてくる。
更には、現像機内での攪拌などのストレスによってトナー解砕が生じ、現像部材、キャリア等へのトナースペント、フィルミングを生じることが懸念される。このような不具合を解消し、トナーに占める結晶性ポリエステルの含有率を一定以上に高めて用いるには、トナーをカプセル化する必要がある。ところが、結晶性ポリエステルを一定以上の含有率で含むコアは軟らかいため、このようなコアをシェルでカプセル化したトナーは、前述のシェルが硬くコアが柔らかいカプセルトナーと同様に耐久性がないことが課題であった。
そこで、低温定着性、耐熱保存性、及び現像安定性を両立するために、変形量評価方法で測定される1mN加圧時の変形量が1.0μm〜3.0μmで、且つ5mN加圧時の変形量が3.0μm〜5.0μmを満たし、さらに、表面粗さRa評価方法で測定される表面粗さRaが0.02μm〜0.40μmの範囲であるトナーが提案されている(特許文献4参照)。
しかし、この提案の技術においては、低温定着性、及び耐熱保存性に優れるものの、現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性については十分ではないという問題がある。
したがって、低温定着性、及び耐熱保存性に優れ、更に現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性を有するトナー、並びに該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法が求められているのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低温定着性、及び耐熱保存性に優れ、更に現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性を有するトナー、並びに該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含有し、コアとシェルとからなるコアシェル構造を有するトナーであって、
前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、
前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)が、5/95〜75/25であり、
走査型プローブ顕微鏡により測定した前記コアの硬さ(Dc)と前記シェルの硬さ(Ds)との比(Ds/Dc)が、1.05〜1.50であることを特徴とするトナーである。
<2> シェルの平均厚みが、0.01μm〜0.5μmである前記<1>に記載のトナーである。
<3> 比(Ds/Dc)が、1.05〜1.15である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 結晶性ポリエステル樹脂(A)の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が5.0以下であることを特徴とする前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 少なくとも結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、及び着色剤を含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒される前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 水系媒体中での造粒が、有機溶媒中に、少なくとも、活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、及び着色剤を溶解乃至分散させ、該溶解乃至分散物を水系媒体中で分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂とを架橋乃至伸張反応させ、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより行われる前記<5>に記載のトナーである。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤である。
<8> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
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有する画像形成装置であって、
前記トナーが、前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<9> 静電潜像担持体と少なくとも現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える前記<8>に記載の画像形成装置である。
<10> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
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含む画像形成方法であって、
前記トナーが、前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法である。
<11> 定着工程が、発熱体と、該発熱体により加熱される一つ以上の伝熱媒体、及び、該伝熱媒体の一つに記録媒体を圧接させる加圧部材とにより、記録媒体上のトナー像を加熱定着する定着工程であり、
前記伝熱媒体の少なくとも一つは、ベルト状伝熱媒体であり、該ベルト状伝熱媒体が表面にオイルを一定量塗布させるか塗布させずに使用される前記<10>に記載の画像形成方法である。
<12> 定着工程における面圧が、10N/cm〜80N/cmである前記<10>から<11>のいずれかに記載の画像形成方法である。
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、低温定着性、及び耐熱保存性に優れ、更に現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性を有するトナー、並びに該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法を提供することができる。
図1は、本発明のトナーの断面の一例を示す概略図である。 図2は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)によりトナーの硬さを測定した際の測定結果の一例を示すチャートである。 図3は、定着手段の一例を示す概略構成図である。 図4は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図5は、本発明の画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。 図6は、図5の部分拡大図である。
(トナー)
本発明のトナーは、コアとシェルとからなるコアシェル構造を有する。
前記トナーは、結着樹脂と、着色剤とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する
走査型プローブ顕微鏡(SPM)により測定した前記コアの硬さ(Dc)と前記シェルの硬さ(Ds)との比(Ds/Dc)は、1.05〜1.50である。
前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とを含有する。
前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)は、5/95〜75/25である。
<比(Ds/Dc)>
前記比(Ds/Dc)を1.05〜1.50の範囲内に制御することにより、現像機内での耐ストレス性を保持でき、高い耐久性を得ることができる。前記比(Ds/Dc)が、1.05未満であると、経時のストレスに伴うシェル表面への外添剤の埋没、トナー解砕等によるキャリアスペントが生じ、良好な転写性及び帯電性を維持することが困難であり、1.50を超えると、耐久性は良好だが、トナーが硬くなりすぎるため、外添剤保持能力の低下による帯電保持性や流動性の悪化、溶融性不良に伴う定着時の延展性阻害が生じる。
前記比(Ds/Dc)としては、1.05〜1.15がより好ましい。前記より好ましい範囲内であると、安定した低温定着性、及び耐久性を維持することが可能となる。
前記コアの硬さ、及び前記シェルの硬さは、結着樹脂において立体障害を起こす芳香環などの分子構造制御、架橋度の調整、及び分子量の調整、並びに結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂の質量比の調整、などを行うことにより制御可能である。
−コアの硬さ(Dc)、シェルの硬さ(Ds)の測定方法−
SPM(走査型プローブ顕微鏡、Scanning Probe Microscope)によるコアの硬さ(Dc)、シェルの硬さ(Ds)の測定は、以下の方法で測定することが好ましいが、他の手段で測定可能であればその手段でも構わない。
まずトナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させる。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの断面を作製する。
トナーのコア及びシェルは、通常、SPMの観察で判別可能であるが、判別が困難な場合は、SPM観察用の断面試料を作製する際に、TEM(透過型電子顕微鏡)観察用のサンプルを同時に作製し、TEM観察で識別することも可能である。その他、コアとシェルを識別することができればその手段でも構わない。
その後、SPMでトナーのコア及びシェルのフォースカーブを測定する。測定では正確なフォースを得るために、ベースラインの傾き補正、バネ定数の較正を実施する。測定結果の例を図2に示す。フォースカーブの横軸はZ軸のピエゾの動き、縦軸はフォースを示す。カンチレバーをサンプルに近づける過程のフォースカーブにおいて、Zピエゾが伸びてカンチレバーがサンプル表面に接触した点をb、サンプルを押し続け、トリガーポイントで折り返し始める直前の点をaとし、2点(a−b間)の傾きを硬さの指標とする。
ここで、サンプルが硬い場合にはフォースが大きくなるため傾きが大きく、サンプルが軟らかい場合にはフォースが小さくなるため傾きは小さくなる。
フォースカーブ測定はn数を十分にとるため20ヶ所以上測定して、それらの傾き(nN/nm)の平均値を測定結果とする。
測定条件は以下の通りである。
SPM装置:MFP−3D型分子間力プローブ顕微鏡システム(Asylum社)
測定モード:フォースカーブ測定(コンタクトモード、クローズドループ)
トリガーポイント:Deflection電圧値0.30V〜0.35V
カンチレバー:AC240TS−C2(バネ定数 約2N/m)
<質量比(A/B)>
前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性を持つがゆえに、融点付近で急峻な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは固体状態にあるため耐熱保存性がよく、溶融開始温度では急峻な粘度低下により定着することから、耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することができる。更なる低温定着化のためにはトナー中の前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)が、5/95〜75/25であることが必要である。前記結晶性ポリエステル樹脂が、前記質量比の下限値よりも少ないと、低温定着性の要求に応えるには不十分であり、前記質量比の上限値を超えると、耐久性、帯電特性への悪影響が懸念される。低温定着性のためには、前記質量比(A/B)が20/80〜75/25であることが好ましい。
<コア及びシェル>
−コア−
前記コアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結着樹脂と、着色剤とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有するコアが挙げられる。
−シェル−
前記シェルとしては、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、結着樹脂を少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有するシェルが挙げられる。
前記シェルの平均厚みとしては、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、0.01μm〜0.5μmが好ましい。前記シェルの平均厚みを0.5μm以下に制御することで、低温定着性を阻害することなく、十分な耐久性を維持することが可能となる。一方、前記シェルの平均厚みが、0.5μmを超えると、低温定着性が阻害されることがある。また、前記コアが離型剤を含有する場合に、離型剤の染み出しが低下することにより、定着時の離型性を悪化させることがある。
前記シェルの平均厚みは、以下の方法で評価することが好ましいが、他の手段で評価可能であればその手段でもかまわない。前記シェルの平均厚みは無作為に10粒子測定して、その平均値により求める。
1)TEM(透過型電子顕微鏡)による測定
トナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させる。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの超薄切片(70nm厚み)を作製する。四酸化ルテニウムで試料を2分間ガス暴露し染色する。その後TEM(透過型電子顕微鏡;JEOL社製JEM−2100)により加速電圧100kVで観察する。
2)FE−SEM(走査型電子顕微鏡)による測定
トナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させる。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの断面を作製する。四酸化ルテニウムで試料を2分間ガス暴露し染色する。その後FE−SEM(走査型電子顕微鏡;Zeiss社製、ULTRA55)により加速電圧0.8kVで反射電子像を観察する。
3)SPMによる測定
トナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させる。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの断面を作製する。その後SPM(MFP−3D型分子間力プローブ顕微鏡システム(Asylum社))によりタッピングモードで位相イメージにより粘弾性、付着性の違いによる層イメージを観察する。
前記コアの組成と前記シェルの組成とは、異なる組成であることが、コアとシェルの個々の機能を効果的に発揮できる点で好ましい。例えば、前記コアの組成と前記シェルの組成とが異なる組成であることにより、シェルにおいては耐熱保存性の維持や耐汚染性、コアにおいては着色剤等を適切に分散させる機能、低温定着性などの個々の機能を効果的に発揮できる。また、トナーの機能分離設計を可能にする点で好ましい。
<結着樹脂>
前記結着樹脂としては、例えば、前記結晶性ポリエステル樹脂、前記非結晶性ポリエステル樹脂、樹脂微粒子などが挙げられる。
−結晶性ポリエステル樹脂−
前記結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
なお、本発明において結晶性ポリエステル樹脂とは、上記のごとく、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指し、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、後述するポリエステルプレポリマー、及びそのポリエステルプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂は、前記結晶性ポリエステル樹脂には属さない。
前記多価アルコール成分としては、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、炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオール化合物などが挙げられる。前記炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオール化合物としては、例えば、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1、8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。
前記多価カルボン酸成分としては、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。例えば、二重結合(C=C結合)を有する炭素数2〜12のジカルボン酸、炭素数2〜12の飽和ジカルボン酸、及びこれらの誘導体などが挙げられる。具体的には、フマル酸、1,4−ブタン二酸、1,6−ヘキサン二酸、1,8−オクタン二酸、1,10−デカン二酸、1,12−ドデカン二酸、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性及び軟化点を制御する方法としては、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、非線状ポリエステルなどを適宜分子設計して使用する方法などが挙げられる。
前記非線状ポリエステルの合成方法としては、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、グリセリン等の3価以上の多価アルコールを追加した前記アルコール成分と、無水トリメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸を追加した前記多価カルボン酸成分とを縮重合する方法などが挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の分子構造は、固体NMRなどにより確認することができる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れる点で好ましく、o−ジクロロベンゼンに可溶分のゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(GPC)による分子量分布で、横軸をlog(M)、縦軸を重量%で表した分子量分布図のピーク位置が3.5〜4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であり、重量平均分子量(Mw)で1,000〜6,500、数平均分子量(Mn)で500〜2,000、Mw/Mnが2〜5であることがより好ましい。
前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量分布の測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mLの流速で流し、試料濃度を0.05質量%〜0.6質量%に調製した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50μL〜200μL注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東ソー株式会社製の分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、及び4.48×10のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
前記重量平均分子量(Mw)と前記数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)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、5.0以下が好ましい。前記比(Mw/Mn)を5.0以下に制御することにより、結晶性ポリエステル樹脂(A)の分子量がシャープになり、非結晶性ポリエステル樹脂(B)との部分的な相溶を避けることができる。前記比(Mw/Mn)が5.0を超えると、結晶性ポリエステル樹脂(A)の分子量分布が広くなり、低分子量の結晶性ポリエステル樹脂(A)が非結晶性ポリエステル樹脂(B)と部分的に相溶し、軟らかい部分が存在してしまう。そうなると、コア内部で硬さのムラが大きくなり、耐久性を悪化させてしまうことがある。前記比(Mw/Mn)としては、4.0以下がより好ましい。前記比(Mw/Mn)が4.0以下であると、コアの硬さがより均一で、高い耐久性を維持することが可能となる。前記比(Mw/Mn)の下限としては、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、1.0以上が好ましく、2.0以上がより好ましく、3.0以上が特に好ましい。
前記非結晶性ポリエステル樹脂を併用するとともに、前記結晶性ポリエステルと前記非結晶性ポリエステル樹脂との質量比、及び前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量分布を特定の範囲とすることで、前記非結晶性ポリエステル樹脂と前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶状態を制御し、コアとシェルの硬さの比を特定の範囲にしやすくなる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の酸価としては、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、記録媒体と前記結晶性ポリエステル樹脂との親和性の観点から、所定の低温定着性を達成するためにはその酸価が5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g以上であることがより好ましい。一方、ホットオフセット性を向上させるには45mgKOH/g以下であることが好ましい。
前記酸価は、例えば、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して測定することができる。具体的には次のように計算することができる。即ち、予め標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次式で酸価を求めることができる。
酸価=KOH(mL数)×N×56.1/試料質量
(ただし、上記式において、Nは、N/10KOHのファクターを示す。)
また、前記結晶性ポリエステル樹脂の水酸基価としても、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、所定の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには、0mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g〜50mgKOH/gがより好ましい。
前記水酸基価は、例えば、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して測定することができる。具体的には、試料0.5gを100mLのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mLを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1時間〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。更に分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。この液を、前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行いOH価を求める方法などが挙げられる(JIS K0070−1966に準ずる。)。
前記結晶性ポリエステル樹脂の融点としては、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、示差走査熱量分析(Differential scanning calorimetry;DSC)により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる吸熱ピークの温度(以下、「極大吸熱ピーク温度」と称することがある。)が、50℃以上150℃以下が好ましく、80℃以上125℃以下がより好ましい。前記融点が、50℃未満であると、トナーの熱保存性が悪くなり、保管過程で固まってしまい、流動性が悪くなることがあり、150℃を超えると、定着時に離型剤の微分散ができず、画像表面離型性が劣り離型剤による汚染を防止することができないため、光沢ムラやベタ画像表面荒れが生じることがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して、2質量部〜60質量部が好ましく、5質量部〜20質量部がより好ましく、5質量部〜15質量部が特に好ましい。前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量が、2質量部未満であると、低温定着性が悪くなることや、光沢ムラやベタ画像表面荒れが生じることがあり、60質量部を超えると、保存性が劣ることがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、前記コアに含有されていてもよく、前記シェルに含有されていてもよい。
−非結晶性ポリエステル樹脂−
前記非結晶性ポリエステル樹脂としては、未変性ポリエステル樹脂と変性ポリエステル樹脂が挙げられる。
前記非結晶性ポリエステル樹脂は、前記コアに含有されていてもよく、前記シェルに含有されていてもよい。
−−未変性ポリエステル樹脂−−
前記未変性ポリエステル樹脂は、非結晶性のポリエステル樹脂であり、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
前記多価アルコール成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物;エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、水添ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物などが挙げられる。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。
前記多価カルボン酸成分としては、例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸;ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸;トリメリット酸、ピロメリット酸;それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル(炭素数1〜8)エステルなどが挙げられる。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。
前記未変性ポリエステル樹脂と、後述するポリエステルプレポリマー並びにこのポリエステルプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂とは、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。これらが相溶していることにより、低温定着性及び耐高温オフセット性を向上させることができる。このため、未変性ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分及び多価カルボン酸成分と、後述するプレポリマーを構成する多価アルコール成分及び多価カルボン酸成分とは、類似の組成であることが好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、分子量が低すぎる場合、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌などのストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量が高すぎる場合、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合があることから、GPC測定において、重量平均分子量(Mw)2,500〜10,000、数平均分子量(Mn)1,000〜4,000、Mw/Mn1.0〜4.0であることが好ましい。
さらには、重量平均分子量(Mw)3,000〜6,000、数平均分子量(Mn)1,500〜3,000、Mw/Mn1.0〜3.5であることが好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の酸価としては、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、1mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g〜30mgKOH/gがより好ましい。前記酸価が、1mgKOH/g以上であることにより、トナーが負帯電性となりやすく、さらには、紙への定着時に、紙とトナーの親和性が良くなり、低温定着性を向上させることができる。前記酸価が、50mgKOH/gを超えると、帯電安定性、特に環境変動に対する帯電安定性が低下することがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の水酸基価としては、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、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)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、Tgが低すぎる場合、トナーの耐熱保存性、現像器内での攪拌などのストレスに対する耐久性に劣る場合があり、Tgが高すぎる場合、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合があることから、40℃〜70℃が好ましく、45℃〜60℃がより好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して、50質量部〜95質量部が好ましく、60質量部〜90質量部がより好ましい。前記含有量が、50質量部未満であると、トナー中の顔料、離型剤の分散性が悪化し、画像のかぶり、乱れが生じやすくなることがあり、95質量部を超えると、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が少なくなるため、低温定着性に劣ることがある。前記含有量が、前記より好ましい範囲であると、高画質、高安定、低温定着性の全てに優れる点で有利である。
−−変性ポリエステル樹脂−−
前記変性ポリエステル樹脂としては、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、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂を含有するものが好ましい。
−−−活性水素基含有化合物−−−
前記活性水素基含有化合物は、水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば、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、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂が後述するイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、該イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、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、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記アミン類(B)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、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、前記アミン類は、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物が特に好ましい。
前記ジアミン(B1)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、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミンなどが挙げられる。該芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。該脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどが挙げられる。該脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。
前記3価以上のポリアミン(B2)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、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)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、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)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、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
前記アミノ酸(B5)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、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
前記(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)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、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物などが挙げられる。
−−−前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂−−−
前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂(以下、「ポリエステルプレポリマー(A)」と称することがある。)としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有するポリエステル樹脂であれば、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。
前記ポリエステルプレポリマー(A)における前記活性水素基と反応可能な官能基としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができ、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
これらの中でも、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基は、イソシアネート基が特に好ましい。
前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)の製造方法としては、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。例えば、ポリオール(A1)と、ポリカルボン酸(A2)とを、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等の公知のエステル化触媒の存在下、150℃〜280℃に加熱し、必要により適宜減圧しながら生成する。水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで、40℃〜140℃にて、水酸基を有するポリエステルにポリイソシアネート(A3)を反応させることにより得ることができる。
前記ポリオール(A1)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、ジオール、3価以上のポリオール、ジオールと3価以上のポリオールとの混合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ポリオールは、前記ジオール単独、又は前記ジオールと少量の前記3価以上のポリオールとの混合物などが好ましい。
前記ジオールとしては、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、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);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等);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、前記ジオールは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)が好ましい。
前記3価以上のポリオールとしては、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、多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記ジオールと前記3価以上のポリオールとの混合物における、前記ジオールと前記3価以上のポリオールとの混合質量比(ジオール:3価以上のポリオール)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、100:0.01〜100:10が好ましく、100:0.01〜100:1がより好ましい。
前記ポリカルボン酸(A2)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、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸等);芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ポリカルボン酸(A2)は、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のポリカルボン酸としては、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、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物又は低級アルキルエステルを用いることもできる。前記低級アルキルエステルとしては、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、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなどが挙げられる。
前記ポリイソシアネート(A3)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、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらのフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたものなどが挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、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、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記脂環式ポリイソシアネートとしては、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、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネートとしては、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、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネートなどが挙げられる。
前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、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、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記イソシアヌレート類としては、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、トリス−イソシアナートアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナートシクロアルキル−イソシアヌレートなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)の1分子当たりに含まれるイソシアネート基の平均数としては、1以上が好ましく、1.2〜5がより好ましく、1.5〜4が特に好ましい。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、ホットオフセット定着性や、保存性が劣ることがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、1,000〜30,000が好ましく、1,500〜15,000がより好ましい。該重量平均分子量(Mw)が、1,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、30,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記変性ポリエステル樹脂は、前記アミン類(B)等の活性水素基を有する化合物と、前記ポリエステルプレポリマー(A)等の活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂とを水系媒体中で反応させて得ることができる。
前記ポリイソシアネート(A3)と、前記アミン類(B)とを反応させる際には、必要に応じて溶剤を用いることもできる。
前記使用可能な溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、エーテル類(テトラヒドロフラン等)などのイソシアネートに対して不活性なものなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記アミン類(B)と、前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との混合比率としては、前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、前記アミン類(B)中のアミノ基[NHx]との混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3〜3/1が好ましく、1/2〜2/1がより好ましく、1/1.5〜1.5/1が特に好ましい。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、画像表面が荒れることがある。
前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂とにおける伸長反応、架橋反応などを停止させるには、反応停止剤を用いることができる。
前記反応停止剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
−樹脂微粒子−
前記樹脂微粒子としては、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、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらの中でも、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましく、ビニル系樹脂がより好ましい。
前記ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、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、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
前記樹脂微粒子は、前記シェルに含有されることが好ましい。
前記樹脂微粒子のガラス転移温度(Tg)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、40℃〜100℃が好ましい。前記ガラス転移温度(Tg)が、40℃未満であると、トナーの保存性が悪化してしまい、保管時及び現像機内でブロッキングを発生してしまうことがある。前記ガラス転移温度(Tg)が、100℃を超えると、前記樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまうことがある。
ここで、前記ガラス転移温度は、TG−DSCシステムTAS−100(理学電機株式会社製)を用いて、以下の方法により測定することができる。まず、試料約10mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットにのせ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置し、室温まで試料を冷却して10min放置する。その後、窒素雰囲気下、150℃まで昇温速度10℃/minで加熱して示差走査熱量計(DSC)によりDSC曲線を計測する。得られたDSC曲線から、TG−DSCシステムTAS−100システム中の解析システムを用いて、ガラス転移温度(Tg)近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点からガラス転移温度(Tg)を算出することができる。
前記樹脂微粒子の重量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3,000〜300,000が好ましい。前記重量平均分子量が、3,000未満であると、トナーの保存性が悪化してしまい、保管時及び現像機内でブロッキングを発生してしまうことがある。前記重量平均分子量が、300,000を超えると、前記樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまうことがある。
前記樹脂微粒子の前記トナーに対する残存率としては、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、0.5質量%〜5.0質量%が好ましい。前記残存率が、0.5質量%未満であると、トナーの保存性が悪化してしまい、保管時や現像機内でブロッキングが発生することがある。前記残存量が、5.0質量%を超えると、前記コアが離型剤を含有する場合に、前記樹脂微粒子が離型剤のしみ出しを阻害し、離型剤の離型性効果が得られず、オフセットの発生が見られることがある。
前記樹脂微粒子の残存率は、前記トナーに起因せず前記樹脂微粒子に起因する物質を熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計で分析し、そのピーク面積から算出し測定することができる。検出器としては、質量分析計が好ましいが、特に制限はない。
前記樹脂微粒子の体積平均粒径としては、120nm〜670nmが好ましく、200nm〜600nmがより好ましい。前記体積平均粒径が、120nm未満であると、シェルの厚みが薄くなり、十分なコアシェル構造を形成できなくなることがあり、670nmを超えると、シェル層の厚みが厚くなりすぎ、低温定着性を十分に発揮できなくなることがある。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)などにより測定することができる。
<着色剤>
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、ピ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、リトボンなどが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーに対して1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造又はマスターバッチとともに混練される樹脂としては、上述した変性又は未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。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。
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し、混練して得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。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を行い、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ことができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、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、離型剤、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などが挙げられる。
−離型剤−
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックスなどが挙げられる。
また、これらの天然ワックス以外の離型剤としては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックスなどが挙げられる。
さらに、1,2−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子である、ポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(例えば、アクリル酸n−ステアリルーメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子も離型剤として用いることができる。
前記離型剤の融点としては、50℃〜120℃が好ましく、60℃〜90℃がより好ましい。前記融点が、50℃未満の離型剤は耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、120℃を超える離型剤は低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。
前記離型剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーに対して40質量%以下が好ましく、3質量%〜30質量%がより好ましい。
−帯電制御剤−
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業株式会社製)、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などが挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記含有量が、10質量部を超えると、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とがある。
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、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、トナー表面にトナー粒子作製後固定化させてもよい。
−外添剤−
前記外添剤としては酸化物微粒子の他に、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、疎水化処理された一次粒子の平均粒径は1nm〜100nmが好ましく、5nm〜70nmの無機微粒子がより好ましい。
また、疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも1種類以上含み、かつ30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことが好ましい。また、BET法による比表面積は、20m/g〜500m/gであることが好ましい。
前記外添剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、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)、フルオロポリマーなどが挙げられる。
好適な添加剤としては、疎水化されたシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナ微粒子が挙げられる。シリカ微粒子としては、例えば、R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも、日本アエロジル社製)などが挙げられる。また、チタニア微粒子としては、例えば、P−25(日本アエロジル社製)、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。
疎水化処理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。
疎水化処理された酸化物微粒子、疎水化処理されたシリカ微粒子、疎水化処理されたチタニア微粒子、疎水化処理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や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などのシランカップリング剤で処理して得ることができる。またシリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理した、シリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
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、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使用できる。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、窒化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、シリカと二酸化チタンが特に好ましい。
前記外添剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径としては、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、100nm以下が好ましく、3nm以上70nm以下がより好ましい。この範囲より小さいと、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。またこの範囲より大きいと、感光体表面を不均一に傷つけ好ましくない。
−流動性向上剤−
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものであれば、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、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。前記シリカ、前記酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
−クリーニング性向上剤−
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加されるものであれば、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、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
−磁性材料−
前記磁性材料としては、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、鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
本発明のトナーの一例の概略図を図1に示す。図1において符号Cはコアであり、符号Sはシェルである。
<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、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーは、少なくとも前記結晶性ポリエステル樹脂、前記非結晶性ポリエステル樹脂、及び前記着色剤を含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒されることが好ましい。
前記水系媒体中での造粒は、有機溶媒中に、少なくとも、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂、前記結晶性ポリエステル樹脂、前記非結晶性ポリエステル樹脂、及び前記着色剤を溶解乃至分散させ、該溶解乃至分散物を水系媒体中で分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で前記樹脂微粒子の存在下で前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂とを架橋乃至伸張反応させ(以下、「接着性基材」と称することがある)、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより行われることが好ましい。このような方法においては、水系媒体の調製、トナー材料を含有する油相の調製、トナー材料の乳化乃至分散、有機溶媒の除去等を行う。
−水系媒体(水相)の調製−
前記水系媒体の調製は、例えば、前記樹脂微粒子を水系媒体に分散させることにより行うことができる。前記樹脂微粒子の水系媒体中の添加量は、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、0.5質量%〜10質量%が好ましい。
前記水系媒体としては、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、水、水と混和可能な溶媒、これらの混合物などが挙げられる。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、水が好ましい。
前記水と混和可能な溶媒としては、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、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、低級ケトン類などが挙げられる。前記アルコールとしては、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、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなどが挙げられる。前記低級ケトン類としては、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、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
−油相の調製−
前記トナー材料を含有する油相の調製は、有機溶媒中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂、前記結晶性ポリエステル樹脂、前記非結晶性ポリエステル樹脂、及び前記着色剤などを含むトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
前記有機溶媒としては、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、除去が容易である点で、沸点が150℃未満の有機溶媒が好ましい。
前記沸点が150℃未満の有機溶媒としては、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、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。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、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。
−乳化乃至分散−
前記トナー材料の乳化乃至分散は、前記トナー材料を含有する油相を、前記水系媒体中に分散させることにより行うことができる。そして、前記トナー材料を乳化乃至分散させる際に、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより、接着性基材が生成する。
前記接着性基材は、例えば、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー等の活性水素基に対する反応性を有するポリエステル樹脂を含有する油相を、アミン類等の活性水素基を含有する化合物と共に、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよく、トナー材料を含有する油相を、予め活性水素基を有する化合物を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよく、トナー材料を含有する油相を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、活性水素基を有する化合物を添加し、水系媒体中で粒子界面から両者を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、粒子界面から両者を伸長反応及び/又は架橋反応させる場合、生成するトナーの表面に優先的にウレア変性ポリエステル樹脂が形成され、トナー中にウレア変性ポリエステル樹脂の濃度勾配を設けることもできる。
前記接着性基材を生成させるための反応条件(反応時間、反応温度)としては、特に制限はなく、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂との組合せに応じて、適宜選択することができる。
前記反応時間としては、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、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。
前記反応温度としては、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、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。
前記水系媒体中において、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー等の活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂を含有する分散液を安定に形成する方法としては、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、水系媒体相中に、トナー材料を溶媒に溶解乃至分散させて調製した油相を添加し、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
前記分散のための分散機としては、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、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機などが挙げられる。
これらの中でも、分散体(油滴)の粒子径を2μm〜20μmに制御することができる点で、高速せん断式分散機が好ましい。
前記高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。
前記回転数としては、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、1,000rpm〜30,000rpmが好ましく、5,000rpm〜20,000rpmがより好ましい。
前記分散時間としては、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、バッチ方式の場合、0.1分間〜5分間が好ましい。
前記分散温度としては、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、加圧下において、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。なお、一般に、前記分散温度が高温である方が分散は容易である。
前記トナー材料を乳化乃至分散させる際の、水系媒体の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー材料100質量部に対して、50質量部〜2,000質量部が好ましく、100質量部〜1,000質量部がより好ましい。
前記水系媒体の使用量が、50質量部未満であると、前記トナー材料の分散状態が悪くなって、所定の粒子径のトナー母体粒子が得られないことがあり、2,000質量部を超えると、生産コストが高くなることがある。
前記トナー材料を含有する油相を乳化乃至分散する際には、油滴等の分散体を安定化させ、所望の形状にすると共に粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイドなどが挙げられる。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、界面活性剤が好ましい。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、などが挙げられる。
前記陰イオン界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどが挙げられる。
これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
前記接着性基材を生成させる際の伸長反応及び/又は架橋反応には、触媒を用いることができる。
前記触媒としては、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、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレートなどが挙げられる。
−有機溶媒の除去−
前記乳化スラリー等の分散液から有機溶媒を除去する方法としては、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、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法などが挙げられる。
前記有機溶媒が除去されると、トナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、さらに分級等を行うことができる。前記分級は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離、などにより、微粒子部分を取り除くことにより行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。
前記得られたトナー母体粒子は、前記外添剤、前記帯電制御剤等の粒子と混合してもよい。このとき、機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面から前記外添剤等の粒子が脱離するのを抑制することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、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、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などが挙げられる。
前記方法に用いる装置としては、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、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
(現像剤)
本発明の現像剤は、トナーを少なくとも含有し、更に必要に応じて、キャリア、その他の成分を含有する。
前記トナーは、本発明の前記トナーである。
本発明の現像剤は、一成分現像剤であってもよく、二成分現像剤であってもよい。
<キャリア>
前記キャリアとしては、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。
−芯材−
前記芯材の材質としては、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、50emu/g〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、50emu/g〜90emu/gのマンガン−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(75emu/g〜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感光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(30emu/g〜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し、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、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、平均粒径(質量平均粒径(D50))で、10μm〜200μmが好ましく、40μm〜100μmがより好ましい。
前記平均粒径(質量平均粒径(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。
−樹脂層−
前記樹脂層の材質としては、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、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、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、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、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、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。
前記アミノ系樹脂としては、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。前記ポリビニル系樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。前記ポリスチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂などが挙げられる。前記ハロゲン化オレフィン樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。
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、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。
前記焼付の方法としては、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、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い。
前記焼付の装置としては、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、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、マイクロウエーブを備えた装置などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01質量%〜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。
前記キャリアの前記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るが、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
前記現像剤の前記トナーと前記キャリアの混合割合は、一般に前記キャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部である。
(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、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段などを有する。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程などを含む。
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、前記静電潜像形成工程は前記静電潜像形成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。
<静電潜像形成工程及び静電潜像形成手段>
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体(以下、「感光体」、「像担持体」と称することがある。)の材質、形状、構造、大きさなどについては、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るが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコンが好ましい。
前記アモルファスシリコン感光体としては、例えば、支持体を50℃〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を有する感光体を用いることができる。これらの中でも、プラズマCVD法、即ち、原料ガスを直流又は高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適である。
前記静電潜像の形成は、例えば、前記感光体の表面を帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、前記静電潜像形成手段により行うことができる。
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の表面を像様に露光する露光手段とを少なくとも有する。
−帯電手段−
前記帯電は、例えば、前記帯電手段を用いて前記感光体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
前記帯電手段としては、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、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器などが挙げられる。
前記帯電手段の形状としては、ローラの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等どのような形態をとってもよく、前記画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択することができる。
前記帯電手段として前記磁気ブラシを用いる場合、該磁気ブラシとしては、例えば、Zn−Cuフェライト等の各種フェライト粒子を帯電手段として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。
前記帯電手段として前記ファーブラシを用いる場合、該ファーブラシの材質として、例えば、カーボン、硫化銅、金属又は金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電手段とすることができる。
前記帯電手段としては、前記接触式の帯電手段に限定されるものではないが、帯電手段から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られるので、接触式の帯電手段を用いることが好ましい。
−露光手段−
前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記感光体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光手段としては、前記帯電手段により帯電された前記感光体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り、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、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光手段などが挙げられる。
前記露光手段に用いられる光源としては、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、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般などが挙げられる。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
なお、本発明においては、前記感光体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
<現像工程及び現像手段>
前記現像工程は、前記静電潜像を、トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記トナーとしては、本発明の前記トナーを用いる。
前記現像剤としては、本発明の前記現像剤を用いる。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を、前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段としては、前記トナー乃至現像剤を用いて現像することができる限り、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、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるものなどが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記感光体近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該感光体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該感光体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
<転写工程及び転写手段>
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を、転写帯電器を用いて前記感光体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
ここで、前記記録媒体上に二次転写される画像が複数色のトナーからなるカラー画像である場合に、前記転写手段により、前記中間転写体上に各色のトナーを順次重ね合わせて当該中間転写体上に画像を形成し、前記中間転写手段により、当該中間転写体上の画像を前記記録媒体上に一括で二次転写する構成とすることができる。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルトなどが好適に挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記感光体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。前記転写器としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器などが挙げられる。
なお、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
<定着工程及び定着手段>
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着工程は、定着手段により行うことができる。
前記定着手段としては、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、公知の加熱加圧部材が好ましい。前記加熱加圧部材としては、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組み合わせなどが挙げられる。
前記加熱加圧部材における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記定着工程における面圧としては、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、10N/cm〜80N/cmであることが好ましい。
前記定着工程は、発熱体と、該発熱体により加熱される一つ以上の伝熱媒体、及び、該伝熱媒体の一つに記録媒体を圧接させる加圧部材とにより、記録媒体上のトナー像を加熱定着する定着手段を用いて行うことが好ましい。
前記伝熱媒体の少なくとも一つは、ベルト状伝熱媒体であり、該ベルト状伝熱媒体が表面にオイルを一定量塗布させるか塗布させずに使用されることが好ましい。
ここで、「オイルを一定量塗布させるか塗布させず」とは、A4サイズ当たり4mg以下のオイルが塗布されることをいい、より具体的には、前記ベルト状伝熱媒体がその表面に、A4サイズ当たり0mg以上4mg以下微量のオイルが塗布されていることをいう。もちろん、オイルが塗布されていない場合も含む。
ここで、前記定着手段の一例を図3に示す。ここで、符号2は金属製(アルミニウム、鉄等)芯金に弾性体(シリコーンゴムなど)を被覆した定着ローラーであり、符号1は金属製(アルミニウム、鉄、銅、ステンレス等からなるパイプ)中空筒状芯金からなり内部等に加熱源5を有する加熱ローラーである。符号7は加熱ローラー1部分に接する定着ベルト3の表面温度を測定する為の温度センサーである。定着ローラー2と加熱ローラー1との間に定着ベルト3が張設されている。定着ベルト3は熱容量の小さい構成であり、基体(ニッケルやポリイミドなどの30μm〜150μm程度の厚さ)上に、離型層(シリコンゴムで50μm〜300μmの厚さや、フッ素系樹脂で10μm〜50μm程度の厚さなど)が設けられたものである。また、符号4は金属製芯金に弾性体を被覆した加圧ローラーであり、定着ベルト3を介して定着ローラー2を下方から押圧することにより、定着ベルト3と加圧ローラー4との間にニップ部を形成している。また、それぞれの部材の寸法は、必要とされる各種の条件により設定される。図中、符号6はオイル塗布ローラー、符号8はガイド、符号Pは転写体、符号Tは転写体上のトナーである。
<除電工程及び除電手段>
前記除電工程は、前記感光体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記感光体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプなどが好適に挙げられる。
<クリーニング工程及びクリーニング手段>
前記クリーニング工程は、前記感光体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。なお、クリーニング手段を用いることなく、摺擦部材で残留トナーの電荷を揃え、現像ローラで回収する方法を採用することもできる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記感光体上に残留する前記トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが好適に挙げられる。
<リサイクル工程及びリサイクル手段>
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
<制御工程及び制御手段>
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器などが挙げられる。
前記画像形成装置は、前記静電潜像担持体と少なくとも前記現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える画像形成装置であることが好ましい。
以下、本発明の画像形成装置について、図面を用いて詳細に説明するが、本発明の画像形成装置は、これに限られるものではない。
次に、本発明の画像形成装置により画像を形成する方法を実施する一の態様について、図4を参照しながら説明する。図4に示すカラー画像形成装置100は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム10(以下「感光体10」と称することがある)と、前記帯電手段としての帯電ローラ20と、前記露光手段としての露光装置30と、前記現像手段としての現像器40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置60と、前記除電手段としての除電ランプ70とを備える。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ51によって、矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍にクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されており、また、最終記録媒体としての転写紙95に現像像(トナー画像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー画像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、該中間転写体50の回転方向において、感光体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と転写紙95との接触部との間に配置されている。
現像器40は、前記現像剤担持体としての現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えており、イエロー現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えており、マゼンタ現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えており、シアン現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラに回転可能に張架され、一部が感光体10と接触している。
図4に示すカラー画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体ドラム10を一様に帯電させる。露光装置30が感光ドラム10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像器40からトナーを供給して現像してトナー画像を形成する。該トナー画像が、ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
図5に示すカラー画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図5中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図6に示すように、それぞれ、感光体10(ブラック用感光体10K、イエロー用感光体10Y、マゼンタ用感光体10M、及びシアン用感光体10C)と、該感光体10を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に前記感光体を露光(図6中、L)し、該感光体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、該トナー画像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、感光体クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用感光体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用感光体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用感光体10M上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用感光体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ54上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされ、あるいは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中の部は、質量部を表す。
(製造例1〜3)
<微粒子分散液1〜3の合成>
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器に、表1に記載のイオン交換水、乳化剤及びモノマーを入れ、1,000回転/分間で30分間攪拌したところ、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、表1の温度・時間で熟成させ、[微粒子分散液1〜3]を得た。
[微粒子分散液1〜3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
表1中、乳化剤は、エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)である。
(製造例4)
−結晶性ポリエステル樹脂1の合成及び結晶性ポリエステル樹脂分散液1の作製−
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、1,10−デカン二酸2,300部、1,4−ブタンジオール2,530部、及びハイドロキノン4.9部を入れ、160℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して5時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて[結晶性ポリエステル樹脂1]を得た。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂1]を100g、酢酸エチル400gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(直径3mmφ)500mLを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行ない、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を得た。
(製造例5)
−結晶性ポリエステル樹脂2の合成及び結晶性ポリエステル樹脂分散液2の作製−
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、1,10−デカン二酸2,300部、1,4−ブタンジオール2,530部、及びハイドロキノン4.9部を入れ、160℃で8時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて[結晶性ポリエステル樹脂2]を得た。
結晶性ポリエステル樹脂分散液1の作製において、結晶性ポリエステル樹脂1を結晶性ポリエステル樹脂2に代えた以外は、同様にして、結晶性ポリエステル樹脂分散液2を得た。
表2に製造例4〜5で得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、Mw/Mnを示す。なお、Mw、Mnは、本明細書中に記載の方法により測定した。
表2中、結晶性PESは、結晶性ポリエステル樹脂を表す。
(製造例6)
−未変性ポリエステル樹脂1(非結晶性ポリエステル樹脂)の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物350部、イソフタル酸100部、テレフタル酸108部、アジピン酸46部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で200℃で12時間反応し、さらに10mmHg〜15mmHgの減圧で4時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、170℃、常圧で3時間反応し、[未変性ポリエステル樹脂1]を得た。[未変性ポリエステル樹脂1]のTgは52℃であった。
(製造例7)
−未変性ポリエステル樹脂2(非結晶性ポリエステル樹脂)の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、
ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物290部、ビスフェノールAプ
ロピレンオキサイド3モル付加物405部、テレフタル酸148部、ドデセニル無水コハク酸56部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で200℃で12時間反応し、さらに10mmHg〜15mmHgの減圧で4時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸50部を入れ、170℃、常圧で3時間反応し、[未変性ポリエステル樹脂2]を得た。[未変性ポリエステル樹脂2]のTgは46℃であった。
(実施例1)
<トナーの製造>
−ポリエステルプレポリマーの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物510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124部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で200℃で10時間反応し、さらに10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応し、[中間体ポリエステル]を得た。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル]410部、イソホロンジイソシアネート89部、及び酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー]を得た。
[プレポリマー]の遊離イソシアネート質量%は、1.5%であった。
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行ない、[ケチミン化合物]を得た。
[ケチミン化合物]のアミン価は418であった。
−マスターバッチ(MB)の合成−
水1,200部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5)540部、及び[未変性ポリエステル樹脂1]1,200部を加え、ヘンシェルミキサーで混合し、混合物を2本ロールを用いて130℃で1時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕し、[マスターバッチ]を得た。
−油相の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした容器に、[未変性ポリエステル樹脂1]95部、パラフィンWAX(HNP−51、日本精鑞社製)110部、CCA(帯電制御剤、サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業社製)22部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液]を得た。
[原料溶解液]1,324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、直径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。
次いで、[未変性ポリエステル樹脂1]が65質量%の酢酸エチル溶液522部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液]を得た。[顔料・WAX分散液]の固形分濃度(130℃、30分間)は50質量%であった。
−水相の調製−
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相]とした。
−乳化・異形化・脱溶剤−
[顔料・WAX分散液]332部、[ケチミン化合物]4.6部、[プレポリマー]、及び[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が75/25(質量比)になるように容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで30分間混合した後、容器に[水相]1,200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で5時間熟成を行ない、[分散スラリー]を得た。
ここで、[ケチミン化合物]は、[顔料・WAX分散液]、[プレポリマー]、及び[結晶性ポリエステル分散液]の混合溶液中に0.5質量%の割合で混合した。
−洗浄・乾燥−
[分散スラリー]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない[濾過ケーキ]を得た。
[濾過ケーキ]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[トナー母体粒子]を得た。
得られたトナー母体粒子100部に、疎水性シリカ1.0部と疎水性酸化チタン0.3部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、61.5質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、14.4質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、6.2質量部であった。
<二成分現像剤の製造>
以下のようにしてシリコーン樹脂により0.5μmの平均厚みでコーティングされた平均粒径35μmのフェライトキャリアを用い、キャリア100部に対しトナー7部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し、帯電させて、二成分現像剤を製造した。
−キャリアの製造−
〔芯材〕
・Mnフェライト粒子(質量平均粒径:35μm)
・・・5,000部
〔コート材〕
・トルエン ・・・450部
・シリコーン樹脂 ・・・450部
(SR2400、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、不揮発分50質量%)
・アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)
・・・ 10部
・カーボンブラック ・・・ 10部
上記コート材を10分間スターラーで分散してコート液を調製し、このコート液と芯材を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で250℃、2時間焼成し、上記キャリアを作製した。
<測定>
−コアの硬さ(Dc)、及びシェルの硬さ(Ds)の測定−
SPM(Scanning Probe Microscope)により、コアの硬さ(Dc)、及びシェルの硬さ(Ds)を以下の方法で評価した。
まずトナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させた。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの断面を作製した。その後、SPMでトナーのコア及びシェルのフォースカーブを測定した。測定では正確なフォースを得るために、ベースラインの傾き補正、バネ定数の較正を実施した。フォースカーブにおいて、横軸はZ軸のピエゾの動き、縦軸はフォースを示す。カンチレバーをサンプルに近づける過程のフォースカーブにおいて、Zピエゾが伸びてカンチレバーがサンプル表面に接触した点をb、サンプルを押し続け、トリガーポイントで折り返し始める直前の点をaとし、2点(a−b間)の傾きを硬さの指標とした。フォースカーブ測定は、n数を十分にとるため20ヶ所以上測定して、その平均値によりコアの硬さ(Dc)及びシェルの硬さ(Ds)を求め、Ds/Dcを計算した。結果を表4に示す。
測定条件は以下の通りである。
SPM装置:MFP−3D型分子間力プローブ顕微鏡システム(Asylum社)
測定モード:フォースカーブ測定(コンタクトモード、クローズドループ)
トリガーポイント:Deflection電圧値0.30V〜0.35V
カンチレバー:AC240TS−C2(バネ定数 約2N/m)
−シェルの平均厚み−
トナーのシェルの平均厚みは、以下の方法で測定した。
トナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させた。ウルトラミクロトーム(Leica社製、ULTRACUT UCT、ダイヤナイフ使用)でトナーの超薄切片(70nm厚み)を作製した。四酸化ルテニウムで試料(超薄切片)を2分間ガス暴露し染色した。その後TEM(透過型電子顕微鏡;JEOL社製JEM−2100)により加速電圧100kVで観察して、シェルの厚みを測定した。
シェルの平均厚みは、無作為に10粒子を選び、シェルの厚みを測定し、その平均値から求めた。結果を表4に示す。
<評価>
−耐久性−
得られた二成分現像剤(トナー濃度7質量%)を円筒形の攪拌容器に入れ、24時間攪拌した。その後、現像剤からトナーを回収し、FE−SEM(走査型電子顕微鏡;ULTRA55;Zeiss社製)でトナーの形状を観察した。
トナーの解砕状態や添加剤(外添剤)の埋没状態から下記基準で耐久性を評価した。評価結果を表4に示す。
◎;トナーの解砕や添加剤の埋没が見られない。
○;トナーの解砕はないが、添加剤の埋没が一部見られる。
△;添加剤のほぼ半分が埋没している。
×;トナーの解砕が見られ、添加剤の大部分が埋没している。
−低温定着性−
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6000紙(株式会社リコー製)に、ベタ画像で0.85±0.1mg/cmのトナー付着量でトナーを定着させ評価を行った。
具体的には、定着温度を変化させて定着試験を行い、得られた定着画像を針状形態のもので傷をつけたあと、布で擦り、画像剥がれの状態を5段階(5ランク:画像剥がれなし(0%)、4ランク:画像の1%〜10%が剥がれる、3ランク:画像の11%〜30%が剥がれる、2ランク:31%〜80%が剥がれる、1ランク:画像の81%〜100%が剥がれる)にランク付けを行った。4ランク以上となった温度のうち最も低い定着温度を定着下限温度とした。
定着試験の条件は、紙送りの線速度を282mm/秒、面圧を37N/cm、ニップ幅を3mmとした。
定着下限温度を以下の評価基準で評価した。結果を表4に示す。
◎;110℃以下
○;110℃を超え120℃以下
△;120℃を超え130℃以下
×;130℃を超える
−耐熱保存性−
トナーを10gずつ計量し、20mLのガラス容器に入れ、ガラス瓶をタッピング装置で100回タッピングした後、温度55℃、湿度80%にセットした恒温槽に24時間放置した後、針入度試験機(日科エンジニアリング社製、マニュアル記載条件)で針入度を測定し、以下の評価基準で評価した。結果を表4に示す。
◎;針入度が20mmを超える
○;針入度が15mmを超え20mm以下
△;針入度が10mm以上15mm以下
×;針入度が10mm未満
(実施例2)
実施例1において、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が50/50(質量比)になるように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、28.7質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、12.3質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例3)
実施例1において、微粒子分散液1を微粒子分散液2に代え、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が50/50(質量比)になるように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、28.7質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、12.3質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例4)
実施例1において、微粒子分散液1を微粒子分散液2に代え、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が20/80(質量比)になるように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、16.4質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、45.9質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、19.7質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例5)
実施例1において、微粒子分散液1を微粒子分散液3に代え、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル/非結晶性ポリエステルが5/95(質量比)になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、4.1質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、54.5質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、23.4質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例6)
実施例2のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において、[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除いた以外は、実施例2と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例7)
実施例3のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において、[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除いた以外は、実施例3と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例8)
実施例4のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において、[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除いた以外は、実施例4と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、16.4質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、65.6質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例9)
実施例2において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例2と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、28.7質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、12.3質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例10)
実施例3において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例3と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、28.7質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、12.3質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例11)
実施例4において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例4と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、16.4質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、45.9質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、19.7質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例12)
実施例2のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除き、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例2と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例13)
実施例3のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において、[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除き、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例3と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、41.0質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(実施例14)
実施例4のマスターバッチ(MB)の合成、及び油相の作製において、[未変性ポリエステル樹脂1]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、乳化工程において、[プレポリマー]を[未変性ポリエステル樹脂2]に代え、[ケチミン化合物]を除き、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]に代えた以外は、実施例4と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、16.4質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、65.6質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(比較例1)
実施例1において、微粒子分散液1を微粒子分散液2に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、61.5質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、14.4質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、6.2質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(比較例2)
実施例1において、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が20/80(質量比)になるように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、16.4質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、45.9質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、19.7質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(比較例3)
実施例1において、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂/非結晶性ポリエステル樹脂が80/20(質量比)になるように変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、65.6質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、11.5質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、4.9質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
(比較例4)
実施例1において、微粒子分散液1を微粒子分散液3に代え、乳化工程で[プレポリマー]と[結晶性ポリエステル分散液1]との割合を、得られるトナーにおいて結晶性ポリエステル/非結晶性ポリエステルが3/97(質量比)になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を得た。
得られたトナー100質量部における結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、2.5質量部、未変性ポリエステル樹脂の含有量は、55.7質量部、変性ポリエステル樹脂の含有量は、23.9質量部であった。
得られたトナー及び現像剤について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
表3に、実施例1〜14、及び比較例1〜4における微粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂、及び未変性ポリエステル樹脂の種類、並びに結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂との質量比を示す。
表3及び4中、結晶性PES樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を表し、非結晶性PES樹脂は、非結晶性ポリエステル樹脂を表す。
「結晶性PES樹脂/非結晶性PES樹脂」は、結晶性ポリエステル樹脂(A)と非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)を表す。
以上の実施例1〜14及び比較例1〜4の評価結果より、本発明のトナーは低温定着性に優れ、耐熱保存性が良好であり、現像機内でのストレスに耐えうる耐久性を確保することができる。
本発明のトナーは、低温定着性、及び耐熱保存性に優れ、更に現像機内での撹拌などのストレスに耐えうる耐久性を有するため、省エネルギー、高品質な画像形成に好適に使用される。そして、本発明のトナーを用いた本発明の現像剤、画像形成装置、及び画像形成方法は、省エネルギー、高品質な電子写真方式の画像形成に好適に使用される。
1 加熱ローラー
2 定着ローラー
3 定着ベルト
4 加圧ローラー
5 加熱源
6 オイル塗布ローラー
7 温度センサー
8 ガイド
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像器
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 カラー画像形成装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
P 転写紙
T トナー
C コア
S シェル
米国特許第2297691号明細書 特許第4347174号公報 特開2007−233169号公報 特開2010−175933号公報

Claims (12)

  1. 少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含有し、コアとシェルとからなるコアシェル構造を有するトナーであって、
    前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂とを含有し、
    前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記非結晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比(A/B)が、5/95〜75/25であり、
    走査型プローブ顕微鏡により測定した前記コアの硬さ(Dc)と前記シェルの硬さ(Ds)との比(Ds/Dc)が、1.05〜1.50であることを特徴とするトナー。
  2. シェルの平均厚みが、0.01μm〜0.5μmである請求項1に記載のトナー。
  3. 比(Ds/Dc)が、1.05〜1.15である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
  4. 結晶性ポリエステル樹脂(A)の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が5.0以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
  5. 少なくとも結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、及び着色剤を含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒される請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
  6. 水系媒体中での造粒が、有機溶媒中に、少なくとも、活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、及び着色剤を溶解乃至分散させ、該溶解乃至分散物を水系媒体中で分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂とを架橋乃至伸張反応させ、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより行われる請求項5に記載のトナー。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤。
  8. 静電潜像担持体と、
    前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    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有する画像形成装置であって、
    前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
  9. 静電潜像担持体と少なくとも現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    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含む画像形成方法であって、
    前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
  11. 定着工程が、発熱体と、該発熱体により加熱される一つ以上の伝熱媒体、及び、該伝熱媒体の一つに記録媒体を圧接させる加圧部材とにより、記録媒体上のトナー像を加熱定着する定着工程であり、
    前記伝熱媒体の少なくとも一つは、ベルト状伝熱媒体であり、該ベルト状伝熱媒体が表面にオイルを一定量塗布させるか塗布させずに使用される請求項10に記載の画像形成方法。
  12. 定着工程における面圧が、10N/cm〜80N/cmである請求項10から11のいずれかに記載の画像形成方法。
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